]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - fs/ext4/mballoc.c
Merge tag 'dm-3.16-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/device...
[karo-tx-linux.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
3  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
17  */
18
19
20 /*
21  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
22  */
23
24 #include "ext4_jbd2.h"
25 #include "mballoc.h"
26 #include <linux/log2.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <trace/events/ext4.h>
30
31 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
32 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
33
34 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
35 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
36 #endif
37
38 /*
39  * MUSTDO:
40  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
41  *   - search for metadata in few groups
42  *
43  * TODO v4:
44  *   - normalization should take into account whether file is still open
45  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
46  *   - don't normalize tails
47  *   - quota
48  *   - reservation for superuser
49  *
50  * TODO v3:
51  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
52  *   - track min/max extents in each group for better group selection
53  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
54  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
55  *   - error handling
56  */
57
58 /*
59  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
60  * near to the goal(block) value specified.
61  *
62  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
63  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
64  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
65  * would have after allocation, or the current file size, which ever
66  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
67  * select to use the group preallocation. The default value of
68  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
69  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
70  * terms of number of blocks.
71  *
72  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
73  * ensure that we have small files closer together on the disk.
74  *
75  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
76  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
77  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
78  * represented as:
79  *
80  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
81  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
82  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
83  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
84  *
85  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
86  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
87  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
88  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
89  *
90  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
91  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
92  * pa_free.
93  *
94  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
95  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
96  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
97  *
98  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
99  *
100  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
101  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
102  *
103  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
104  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
105  *
106  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
107  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
108  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
109  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
110  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
111  * we can access them through the page cache. The information regarding
112  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
113  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
114  * inode as:
115  *
116  *  {                        page                        }
117  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
118  *
119  *
120  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
121  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
122  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
123  * which is blocks_per_page/2
124  *
125  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
126  * away when the filesystem is unmounted.
127  *
128  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
129  * to locate that many free blocks we return with additional information
130  * regarding rest of the contiguous physical block available
131  *
132  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
133  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
134  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
135  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
136  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
137  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
138  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
139  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
140  * 512 blocks. This can be tuned via
141  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
142  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
143  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
144  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
145  * greater than the default mb_group_prealloc.
146  *
147  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
148  *
149  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
150  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
151  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
152  *
153  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
154  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
155  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
156  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
157  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
158  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
159  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
160  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
161  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
162  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
163  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
164  * the group specified as the goal value in allocation context via
165  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
166  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
167  * checked.
168  *
169  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
170  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
171  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
172  * subsequent request.
173  */
174
175 /*
176  * mballoc operates on the following data:
177  *  - on-disk bitmap
178  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
179  *  - preallocation descriptors (PAs)
180  *
181  * there are two types of preallocations:
182  *  - inode
183  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
184  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
185  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
186  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
187  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
188  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
189  *    also means that freeing any block within descriptor's range
190  *    must discard all preallocated blocks.
191  *  - locality group
192  *    assigned to specific locality group which does not translate to
193  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
194  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
195  *    it's consumed from the beginning to the end.
196  *
197  * relation between them can be expressed as:
198  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
199  *
200  * this mean blocks mballoc considers used are:
201  *  - allocated blocks (persistent)
202  *  - preallocated blocks (non-persistent)
203  *
204  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
205  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
206  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
207  *
208  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
209  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
210  *
211  * all operations can be expressed as:
212  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
213  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
214  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
215  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
216  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
217  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
218  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
219  *        is used in real operation because we can't know actual used
220  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
221  *
222  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
223  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
224  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
225  * the following knowledge:
226  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
227  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
228  *     nobody can re-allocate that block
229  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
230  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
231  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
232  *     block
233  *
234  * so, now we're building a concurrency table:
235  *  - init buddy vs.
236  *    - new PA
237  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
238  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
239  *    - use inode PA
240  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
241  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
242  *    - discard inode PA
243  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
244  *    - use locality group PA
245  *      again PA-=N must be serialized with init
246  *    - discard locality group PA
247  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
248  *  - new PA vs.
249  *    - use inode PA
250  *      i_data_sem serializes them
251  *    - discard inode PA
252  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
253  *    - use locality group PA
254  *      some mutex should serialize them
255  *    - discard locality group PA
256  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
257  *  - use inode PA
258  *    - use inode PA
259  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
260  *    - discard inode PA
261  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
262  *    - use locality group PA
263  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
264  *    - discard locality group PA
265  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
266  *
267  * now we're ready to make few consequences:
268  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
269  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
270  *  - PA changes only after on-disk bitmap
271  *  - discard must not compete with init. either init is done before
272  *    any discard or they're serialized somehow
273  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
274  *
275  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
276  * in this case, but we should care about concurrent init
277  *
278  */
279
280  /*
281  * Logic in few words:
282  *
283  *  - allocation:
284  *    load group
285  *    find blocks
286  *    mark bits in on-disk bitmap
287  *    release group
288  *
289  *  - use preallocation:
290  *    find proper PA (per-inode or group)
291  *    load group
292  *    mark bits in on-disk bitmap
293  *    release group
294  *    release PA
295  *
296  *  - free:
297  *    load group
298  *    mark bits in on-disk bitmap
299  *    release group
300  *
301  *  - discard preallocations in group:
302  *    mark PAs deleted
303  *    move them onto local list
304  *    load on-disk bitmap
305  *    load group
306  *    remove PA from object (inode or locality group)
307  *    mark free blocks in-core
308  *
309  *  - discard inode's preallocations:
310  */
311
312 /*
313  * Locking rules
314  *
315  * Locks:
316  *  - bitlock on a group        (group)
317  *  - object (inode/locality)   (object)
318  *  - per-pa lock               (pa)
319  *
320  * Paths:
321  *  - new pa
322  *    object
323  *    group
324  *
325  *  - find and use pa:
326  *    pa
327  *
328  *  - release consumed pa:
329  *    pa
330  *    group
331  *    object
332  *
333  *  - generate in-core bitmap:
334  *    group
335  *        pa
336  *
337  *  - discard all for given object (inode, locality group):
338  *    object
339  *        pa
340  *    group
341  *
342  *  - discard all for given group:
343  *    group
344  *        pa
345  *    group
346  *        object
347  *
348  */
349 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
350 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
351 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
352
353 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
354  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
355  * each unique s_blocksize_bits */
356 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
357 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
358
359 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
360         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
361         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
362         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
363 };
364
365 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
366                                         ext4_group_t group);
367 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
368                                                 ext4_group_t group);
369 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
370                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
371
372 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
373 {
374 #if BITS_PER_LONG == 64
375         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
376         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
377 #elif BITS_PER_LONG == 32
378         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
379         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
380 #else
381 #error "how many bits you are?!"
382 #endif
383         return addr;
384 }
385
386 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
387 {
388         /*
389          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
390          * needs unsigned long aligned address
391          */
392         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
393         return ext4_test_bit(bit, addr);
394 }
395
396 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
397 {
398         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
399         ext4_set_bit(bit, addr);
400 }
401
402 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
403 {
404         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
405         ext4_clear_bit(bit, addr);
406 }
407
408 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
409 {
410         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
411         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
412 }
413
414 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
415 {
416         int fix = 0, ret, tmpmax;
417         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
418         tmpmax = max + fix;
419         start += fix;
420
421         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
422         if (ret > max)
423                 return max;
424         return ret;
425 }
426
427 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
428 {
429         int fix = 0, ret, tmpmax;
430         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
431         tmpmax = max + fix;
432         start += fix;
433
434         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
435         if (ret > max)
436                 return max;
437         return ret;
438 }
439
440 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
441 {
442         char *bb;
443
444         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
445         BUG_ON(max == NULL);
446
447         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
448                 *max = 0;
449                 return NULL;
450         }
451
452         /* at order 0 we see each particular block */
453         if (order == 0) {
454                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
455                 return e4b->bd_bitmap;
456         }
457
458         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
459         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
460
461         return bb;
462 }
463
464 #ifdef DOUBLE_CHECK
465 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
466                            int first, int count)
467 {
468         int i;
469         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
470
471         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
472                 return;
473         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
474         for (i = 0; i < count; i++) {
475                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
476                         ext4_fsblk_t blocknr;
477
478                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
479                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
480                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
481                                               inode ? inode->i_ino : 0,
482                                               blocknr,
483                                               "freeing block already freed "
484                                               "(bit %u)",
485                                               first + i);
486                 }
487                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
488         }
489 }
490
491 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
492 {
493         int i;
494
495         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
496                 return;
497         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
498         for (i = 0; i < count; i++) {
499                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
500                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
501         }
502 }
503
504 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
505 {
506         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
507                 unsigned char *b1, *b2;
508                 int i;
509                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
510                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
511                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
512                         if (b1[i] != b2[i]) {
513                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
514                                          "corruption in group %u "
515                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
516                                          "on disk/prealloc",
517                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
518                                 BUG();
519                         }
520                 }
521         }
522 }
523
524 #else
525 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
526                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
527 {
528         return;
529 }
530 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
531                                                 int first, int count)
532 {
533         return;
534 }
535 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
536 {
537         return;
538 }
539 #endif
540
541 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
542
543 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
544 do {                                                                    \
545         if (!(assert)) {                                                \
546                 printk(KERN_EMERG                                       \
547                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
548                         function, file, line, # assert);                \
549                 BUG();                                                  \
550         }                                                               \
551 } while (0)
552
553 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
554                                 const char *function, int line)
555 {
556         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
557         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
558         int max;
559         int max2;
560         int i;
561         int j;
562         int k;
563         int count;
564         struct ext4_group_info *grp;
565         int fragments = 0;
566         int fstart;
567         struct list_head *cur;
568         void *buddy;
569         void *buddy2;
570
571         {
572                 static int mb_check_counter;
573                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
574                         return 0;
575         }
576
577         while (order > 1) {
578                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
579                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
580                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
581                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
582                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
583                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
584
585                 count = 0;
586                 for (i = 0; i < max; i++) {
587
588                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
589                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
590                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
591                                         MB_CHECK_ASSERT(
592                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
593                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
594                                         MB_CHECK_ASSERT(
595                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
596                                 }
597                                 continue;
598                         }
599
600                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
601                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
602                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
603
604                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
605                                 k = (i * (1 << order)) + j;
606                                 MB_CHECK_ASSERT(
607                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
608                         }
609                         count++;
610                 }
611                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
612                 order--;
613         }
614
615         fstart = -1;
616         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
617         for (i = 0; i < max; i++) {
618                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
619                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
620                         if (fstart == -1) {
621                                 fragments++;
622                                 fstart = i;
623                         }
624                         continue;
625                 }
626                 fstart = -1;
627                 /* check used bits only */
628                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
629                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
630                         k = i >> j;
631                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
632                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
633                 }
634         }
635         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
636         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
637
638         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
639         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
640                 ext4_group_t groupnr;
641                 struct ext4_prealloc_space *pa;
642                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
643                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
644                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
645                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
646                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
647         }
648         return 0;
649 }
650 #undef MB_CHECK_ASSERT
651 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
652                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
653 #else
654 #define mb_check_buddy(e4b)
655 #endif
656
657 /*
658  * Divide blocks started from @first with length @len into
659  * smaller chunks with power of 2 blocks.
660  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
661  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
662  */
663 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
664                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
665                                         struct ext4_group_info *grp)
666 {
667         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
668         ext4_grpblk_t min;
669         ext4_grpblk_t max;
670         ext4_grpblk_t chunk;
671         unsigned short border;
672
673         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
674
675         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
676
677         while (len > 0) {
678                 /* find how many blocks can be covered since this position */
679                 max = ffs(first | border) - 1;
680
681                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
682                 min = fls(len) - 1;
683
684                 if (max < min)
685                         min = max;
686                 chunk = 1 << min;
687
688                 /* mark multiblock chunks only */
689                 grp->bb_counters[min]++;
690                 if (min > 0)
691                         mb_clear_bit(first >> min,
692                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
693
694                 len -= chunk;
695                 first += chunk;
696         }
697 }
698
699 /*
700  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
701  * group.
702  */
703 static void
704 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
705 {
706         int i;
707         int bits;
708
709         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
710
711         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
712         for (i = bits; i >= 0; i--) {
713                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
714                         grp->bb_largest_free_order = i;
715                         break;
716                 }
717         }
718 }
719
720 static noinline_for_stack
721 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
722                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
723 {
724         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
725         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
726         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
727         ext4_grpblk_t i = 0;
728         ext4_grpblk_t first;
729         ext4_grpblk_t len;
730         unsigned free = 0;
731         unsigned fragments = 0;
732         unsigned long long period = get_cycles();
733
734         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
735          * of on-disk bitmap and preallocations */
736         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
737         grp->bb_first_free = i;
738         while (i < max) {
739                 fragments++;
740                 first = i;
741                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
742                 len = i - first;
743                 free += len;
744                 if (len > 1)
745                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
746                 else
747                         grp->bb_counters[0]++;
748                 if (i < max)
749                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
750         }
751         grp->bb_fragments = fragments;
752
753         if (free != grp->bb_free) {
754                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
755                                       "%u clusters in bitmap, %u in gd; "
756                                       "block bitmap corrupt.",
757                                       free, grp->bb_free);
758                 /*
759                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
760                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
761                  */
762                 grp->bb_free = free;
763                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp))
764                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
765                                            grp->bb_free);
766                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT, &grp->bb_state);
767         }
768         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
769
770         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
771
772         period = get_cycles() - period;
773         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
774         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
775         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
776         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
777 }
778
779 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
780 {
781         int count;
782         int order = 1;
783         void *buddy;
784
785         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
786                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
787         }
788         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
789         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
790                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
791                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
792
793         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
794                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
795 }
796
797 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
798  * for convenience. The information regarding each group
799  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
800  * block bitmap and buddy information. The information are
801  * stored in the inode as
802  *
803  * {                        page                        }
804  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
805  *
806  *
807  * one block each for bitmap and buddy information.
808  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
809  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
810  * So it can have information regarding groups_per_page which
811  * is blocks_per_page/2
812  *
813  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
814  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
815  */
816
817 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
818 {
819         ext4_group_t ngroups;
820         int blocksize;
821         int blocks_per_page;
822         int groups_per_page;
823         int err = 0;
824         int i;
825         ext4_group_t first_group, group;
826         int first_block;
827         struct super_block *sb;
828         struct buffer_head *bhs;
829         struct buffer_head **bh = NULL;
830         struct inode *inode;
831         char *data;
832         char *bitmap;
833         struct ext4_group_info *grinfo;
834
835         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
836
837         inode = page->mapping->host;
838         sb = inode->i_sb;
839         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
840         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
841         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
842
843         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
844         if (groups_per_page == 0)
845                 groups_per_page = 1;
846
847         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
848         if (groups_per_page > 1) {
849                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
850                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
851                 if (bh == NULL) {
852                         err = -ENOMEM;
853                         goto out;
854                 }
855         } else
856                 bh = &bhs;
857
858         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
859
860         /* read all groups the page covers into the cache */
861         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
862                 if (group >= ngroups)
863                         break;
864
865                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
866                 /*
867                  * If page is uptodate then we came here after online resize
868                  * which added some new uninitialized group info structs, so
869                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
870                  * which may be currently in use by an allocating task.
871                  */
872                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
873                         bh[i] = NULL;
874                         continue;
875                 }
876                 if (!(bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group))) {
877                         err = -ENOMEM;
878                         goto out;
879                 }
880                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
881         }
882
883         /* wait for I/O completion */
884         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
885                 if (bh[i] && ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i])) {
886                         err = -EIO;
887                         goto out;
888                 }
889         }
890
891         first_block = page->index * blocks_per_page;
892         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
893                 group = (first_block + i) >> 1;
894                 if (group >= ngroups)
895                         break;
896
897                 if (!bh[group - first_group])
898                         /* skip initialized uptodate buddy */
899                         continue;
900
901                 /*
902                  * data carry information regarding this
903                  * particular group in the format specified
904                  * above
905                  *
906                  */
907                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
908                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
909
910                 /*
911                  * We place the buddy block and bitmap block
912                  * close together
913                  */
914                 if ((first_block + i) & 1) {
915                         /* this is block of buddy */
916                         BUG_ON(incore == NULL);
917                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
918                                 group, page->index, i * blocksize);
919                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
920                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
921                         grinfo->bb_fragments = 0;
922                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
923                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
924                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
925                         /*
926                          * incore got set to the group block bitmap below
927                          */
928                         ext4_lock_group(sb, group);
929                         /* init the buddy */
930                         memset(data, 0xff, blocksize);
931                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
932                         ext4_unlock_group(sb, group);
933                         incore = NULL;
934                 } else {
935                         /* this is block of bitmap */
936                         BUG_ON(incore != NULL);
937                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
938                                 group, page->index, i * blocksize);
939                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
940
941                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
942                         ext4_lock_group(sb, group);
943                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
944
945                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
946                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
947                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
948                         ext4_unlock_group(sb, group);
949
950                         /* set incore so that the buddy information can be
951                          * generated using this
952                          */
953                         incore = data;
954                 }
955         }
956         SetPageUptodate(page);
957
958 out:
959         if (bh) {
960                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
961                         brelse(bh[i]);
962                 if (bh != &bhs)
963                         kfree(bh);
964         }
965         return err;
966 }
967
968 /*
969  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
970  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
971  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
972  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
973  */
974 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
975                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
976 {
977         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
978         int block, pnum, poff;
979         int blocks_per_page;
980         struct page *page;
981
982         e4b->bd_buddy_page = NULL;
983         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
984
985         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
986         /*
987          * the buddy cache inode stores the block bitmap
988          * and buddy information in consecutive blocks.
989          * So for each group we need two blocks.
990          */
991         block = group * 2;
992         pnum = block / blocks_per_page;
993         poff = block % blocks_per_page;
994         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
995         if (!page)
996                 return -ENOMEM;
997         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
998         e4b->bd_bitmap_page = page;
999         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1000
1001         if (blocks_per_page >= 2) {
1002                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1003                 return 0;
1004         }
1005
1006         block++;
1007         pnum = block / blocks_per_page;
1008         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1009         if (!page)
1010                 return -ENOMEM;
1011         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1012         e4b->bd_buddy_page = page;
1013         return 0;
1014 }
1015
1016 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1017 {
1018         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1019                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1020                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1021         }
1022         if (e4b->bd_buddy_page) {
1023                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1024                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1025         }
1026 }
1027
1028 /*
1029  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1030  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1031  * calling this routine!
1032  */
1033 static noinline_for_stack
1034 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1035 {
1036
1037         struct ext4_group_info *this_grp;
1038         struct ext4_buddy e4b;
1039         struct page *page;
1040         int ret = 0;
1041
1042         might_sleep();
1043         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1044         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1045         /*
1046          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1047          * page which map to the group from which we are already
1048          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1049          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1050          * would have pinned buddy page to page cache.
1051          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1052          * page accessed.
1053          */
1054         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1055         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1056                 /*
1057                  * somebody initialized the group
1058                  * return without doing anything
1059                  */
1060                 goto err;
1061         }
1062
1063         page = e4b.bd_bitmap_page;
1064         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1065         if (ret)
1066                 goto err;
1067         if (!PageUptodate(page)) {
1068                 ret = -EIO;
1069                 goto err;
1070         }
1071
1072         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1073                 /*
1074                  * If both the bitmap and buddy are in
1075                  * the same page we don't need to force
1076                  * init the buddy
1077                  */
1078                 ret = 0;
1079                 goto err;
1080         }
1081         /* init buddy cache */
1082         page = e4b.bd_buddy_page;
1083         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1084         if (ret)
1085                 goto err;
1086         if (!PageUptodate(page)) {
1087                 ret = -EIO;
1088                 goto err;
1089         }
1090 err:
1091         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1092         return ret;
1093 }
1094
1095 /*
1096  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1097  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1098  * calling this routine!
1099  */
1100 static noinline_for_stack int
1101 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1102                                         struct ext4_buddy *e4b)
1103 {
1104         int blocks_per_page;
1105         int block;
1106         int pnum;
1107         int poff;
1108         struct page *page;
1109         int ret;
1110         struct ext4_group_info *grp;
1111         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1112         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1113
1114         might_sleep();
1115         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1116
1117         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1118         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1119
1120         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1121         e4b->bd_info = grp;
1122         e4b->bd_sb = sb;
1123         e4b->bd_group = group;
1124         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1125         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1126
1127         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1128                 /*
1129                  * we need full data about the group
1130                  * to make a good selection
1131                  */
1132                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1133                 if (ret)
1134                         return ret;
1135         }
1136
1137         /*
1138          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1139          * and buddy information in consecutive blocks.
1140          * So for each group we need two blocks.
1141          */
1142         block = group * 2;
1143         pnum = block / blocks_per_page;
1144         poff = block % blocks_per_page;
1145
1146         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1147          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1148         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1149         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1150                 if (page)
1151                         /*
1152                          * drop the page reference and try
1153                          * to get the page with lock. If we
1154                          * are not uptodate that implies
1155                          * somebody just created the page but
1156                          * is yet to initialize the same. So
1157                          * wait for it to initialize.
1158                          */
1159                         page_cache_release(page);
1160                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1161                 if (page) {
1162                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1163                         if (!PageUptodate(page)) {
1164                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1165                                 if (ret) {
1166                                         unlock_page(page);
1167                                         goto err;
1168                                 }
1169                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1170                                                (poff * sb->s_blocksize));
1171                         }
1172                         unlock_page(page);
1173                 }
1174         }
1175         if (page == NULL) {
1176                 ret = -ENOMEM;
1177                 goto err;
1178         }
1179         if (!PageUptodate(page)) {
1180                 ret = -EIO;
1181                 goto err;
1182         }
1183
1184         /* Pages marked accessed already */
1185         e4b->bd_bitmap_page = page;
1186         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1187
1188         block++;
1189         pnum = block / blocks_per_page;
1190         poff = block % blocks_per_page;
1191
1192         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1193         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1194                 if (page)
1195                         page_cache_release(page);
1196                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1197                 if (page) {
1198                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1199                         if (!PageUptodate(page)) {
1200                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1201                                 if (ret) {
1202                                         unlock_page(page);
1203                                         goto err;
1204                                 }
1205                         }
1206                         unlock_page(page);
1207                 }
1208         }
1209         if (page == NULL) {
1210                 ret = -ENOMEM;
1211                 goto err;
1212         }
1213         if (!PageUptodate(page)) {
1214                 ret = -EIO;
1215                 goto err;
1216         }
1217
1218         /* Pages marked accessed already */
1219         e4b->bd_buddy_page = page;
1220         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1221
1222         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1223         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1224
1225         return 0;
1226
1227 err:
1228         if (page)
1229                 page_cache_release(page);
1230         if (e4b->bd_bitmap_page)
1231                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1232         if (e4b->bd_buddy_page)
1233                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1234         e4b->bd_buddy = NULL;
1235         e4b->bd_bitmap = NULL;
1236         return ret;
1237 }
1238
1239 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1240 {
1241         if (e4b->bd_bitmap_page)
1242                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1243         if (e4b->bd_buddy_page)
1244                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1245 }
1246
1247
1248 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1249 {
1250         int order = 1;
1251         void *bb;
1252
1253         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1254         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1255
1256         bb = e4b->bd_buddy;
1257         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1258                 block = block >> 1;
1259                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1260                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1261                         return order;
1262                 }
1263                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1264                 order++;
1265         }
1266         return 0;
1267 }
1268
1269 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1270 {
1271         __u32 *addr;
1272
1273         len = cur + len;
1274         while (cur < len) {
1275                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1276                         /* fast path: clear whole word at once */
1277                         addr = bm + (cur >> 3);
1278                         *addr = 0;
1279                         cur += 32;
1280                         continue;
1281                 }
1282                 mb_clear_bit(cur, bm);
1283                 cur++;
1284         }
1285 }
1286
1287 /* clear bits in given range
1288  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1289  */
1290 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1291 {
1292         __u32 *addr;
1293         int zero_bit = -1;
1294
1295         len = cur + len;
1296         while (cur < len) {
1297                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1298                         /* fast path: clear whole word at once */
1299                         addr = bm + (cur >> 3);
1300                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1301                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1302                         *addr = 0;
1303                         cur += 32;
1304                         continue;
1305                 }
1306                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1307                         zero_bit = cur;
1308                 cur++;
1309         }
1310
1311         return zero_bit;
1312 }
1313
1314 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1315 {
1316         __u32 *addr;
1317
1318         len = cur + len;
1319         while (cur < len) {
1320                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1321                         /* fast path: set whole word at once */
1322                         addr = bm + (cur >> 3);
1323                         *addr = 0xffffffff;
1324                         cur += 32;
1325                         continue;
1326                 }
1327                 mb_set_bit(cur, bm);
1328                 cur++;
1329         }
1330 }
1331
1332 /*
1333  * _________________________________________________________________ */
1334
1335 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1336 {
1337         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1338                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1339                 (*bit) -= side;
1340                 return 1;
1341         }
1342         else {
1343                 (*bit) += side;
1344                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1345                 return -1;
1346         }
1347 }
1348
1349 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1350 {
1351         int max;
1352         int order = 1;
1353         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1354
1355         while (buddy) {
1356                 void *buddy2;
1357
1358                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1359                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1360                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1361                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1362                  * align with upper layer and then go up.
1363                  * Releasing entire group is all about clearing
1364                  * single bit of highest order buddy.
1365                  */
1366
1367                 /* Example:
1368                  * ---------------------------------
1369                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1370                  * ---------------------------------
1371                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1372                  * ---------------------------------
1373                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1374                  *      \_____________________/
1375                  *
1376                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1377                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1378                  * decrease bb_counters and extend range to
1379                  * [0; 6]
1380                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1381                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1382                  * [0; 5].
1383                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1384                  */
1385
1386
1387                 if (first & 1)
1388                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1389                 if (!(last & 1))
1390                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1391                 if (first > last)
1392                         break;
1393                 order++;
1394
1395                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1396                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1397                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1398                         break;
1399                 }
1400                 first >>= 1;
1401                 last >>= 1;
1402                 buddy = buddy2;
1403         }
1404 }
1405
1406 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1407                            int first, int count)
1408 {
1409         int left_is_free = 0;
1410         int right_is_free = 0;
1411         int block;
1412         int last = first + count - 1;
1413         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1414
1415         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1416         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1417         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1418         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1419                 return;
1420
1421         mb_check_buddy(e4b);
1422         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1423
1424         e4b->bd_info->bb_free += count;
1425         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1426                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1427
1428         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1429          * clear range and then check right neighbour
1430          */
1431         if (first != 0)
1432                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1433         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1434         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1435                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1436
1437         if (unlikely(block != -1)) {
1438                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1439                 ext4_fsblk_t blocknr;
1440
1441                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1442                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1443                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1444                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1445                                       blocknr,
1446                                       "freeing already freed block "
1447                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1448                                       block);
1449                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))
1450                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
1451                                            e4b->bd_info->bb_free);
1452                 /* Mark the block group as corrupt. */
1453                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1454                         &e4b->bd_info->bb_state);
1455                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1456                 goto done;
1457         }
1458
1459         /* let's maintain fragments counter */
1460         if (left_is_free && right_is_free)
1461                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1462         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1463                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1464
1465         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1466          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1467          * zero order checks.
1468          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1469          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1470          */
1471         if (first & 1) {
1472                 first += !left_is_free;
1473                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1474         }
1475         if (!(last & 1)) {
1476                 last -= !right_is_free;
1477                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1478         }
1479
1480         if (first <= last)
1481                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1482
1483 done:
1484         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1485         mb_check_buddy(e4b);
1486 }
1487
1488 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1489                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1490 {
1491         int next = block;
1492         int max, order;
1493         void *buddy;
1494
1495         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1496         BUG_ON(ex == NULL);
1497
1498         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1499         BUG_ON(buddy == NULL);
1500         BUG_ON(block >= max);
1501         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1502                 ex->fe_len = 0;
1503                 ex->fe_start = 0;
1504                 ex->fe_group = 0;
1505                 return 0;
1506         }
1507
1508         /* find actual order */
1509         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1510         block = block >> order;
1511
1512         ex->fe_len = 1 << order;
1513         ex->fe_start = block << order;
1514         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1515
1516         /* calc difference from given start */
1517         next = next - ex->fe_start;
1518         ex->fe_len -= next;
1519         ex->fe_start += next;
1520
1521         while (needed > ex->fe_len &&
1522                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1523
1524                 if (block + 1 >= max)
1525                         break;
1526
1527                 next = (block + 1) * (1 << order);
1528                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1529                         break;
1530
1531                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1532
1533                 block = next >> order;
1534                 ex->fe_len += 1 << order;
1535         }
1536
1537         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1538         return ex->fe_len;
1539 }
1540
1541 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1542 {
1543         int ord;
1544         int mlen = 0;
1545         int max = 0;
1546         int cur;
1547         int start = ex->fe_start;
1548         int len = ex->fe_len;
1549         unsigned ret = 0;
1550         int len0 = len;
1551         void *buddy;
1552
1553         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1554         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1555         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1556         mb_check_buddy(e4b);
1557         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1558
1559         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1560         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1561                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1562
1563         /* let's maintain fragments counter */
1564         if (start != 0)
1565                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1566         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1567                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1568         if (mlen && max)
1569                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1570         else if (!mlen && !max)
1571                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1572
1573         /* let's maintain buddy itself */
1574         while (len) {
1575                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1576
1577                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1578                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1579                         mlen = 1 << ord;
1580                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1581                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1582                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1583                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1584                         start += mlen;
1585                         len -= mlen;
1586                         BUG_ON(len < 0);
1587                         continue;
1588                 }
1589
1590                 /* store for history */
1591                 if (ret == 0)
1592                         ret = len | (ord << 16);
1593
1594                 /* we have to split large buddy */
1595                 BUG_ON(ord <= 0);
1596                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1597                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1598                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1599
1600                 ord--;
1601                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1602                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1603                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1604                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1605                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1606                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1607         }
1608         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1609
1610         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1611         mb_check_buddy(e4b);
1612
1613         return ret;
1614 }
1615
1616 /*
1617  * Must be called under group lock!
1618  */
1619 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1620                                         struct ext4_buddy *e4b)
1621 {
1622         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1623         int ret;
1624
1625         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1626         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1627
1628         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1629         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1630         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1631
1632         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1633          * allocated blocks for history */
1634         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1635
1636         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1637         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1638         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1639
1640         /*
1641          * take the page reference. We want the page to be pinned
1642          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1643          * group until we update the bitmap. That would mean we
1644          * double allocate blocks. The reference is dropped
1645          * in ext4_mb_release_context
1646          */
1647         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1648         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1649         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1650         get_page(ac->ac_buddy_page);
1651         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1652         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1653                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1654                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1655                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1656                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1657         }
1658 }
1659
1660 /*
1661  * regular allocator, for general purposes allocation
1662  */
1663
1664 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1665                                         struct ext4_buddy *e4b,
1666                                         int finish_group)
1667 {
1668         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1669         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1670         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1671         struct ext4_free_extent ex;
1672         int max;
1673
1674         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1675                 return;
1676         /*
1677          * We don't want to scan for a whole year
1678          */
1679         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1680                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1681                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1682                 return;
1683         }
1684
1685         /*
1686          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1687          */
1688         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1689                 return;
1690
1691         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1692                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1693                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1694                  * when it was found (within this lock-unlock
1695                  * period or not) */
1696                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1697                 if (max >= gex->fe_len) {
1698                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1699                         return;
1700                 }
1701         }
1702 }
1703
1704 /*
1705  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1706  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1707  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1708  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1709  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1710  * mballoc can't find good enough extent.
1711  *
1712  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1713  */
1714 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1715                                         struct ext4_free_extent *ex,
1716                                         struct ext4_buddy *e4b)
1717 {
1718         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1719         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1720
1721         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1722         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1723         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1724         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1725
1726         ac->ac_found++;
1727
1728         /*
1729          * The special case - take what you catch first
1730          */
1731         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1732                 *bex = *ex;
1733                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1734                 return;
1735         }
1736
1737         /*
1738          * Let's check whether the chuck is good enough
1739          */
1740         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1741                 *bex = *ex;
1742                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1743                 return;
1744         }
1745
1746         /*
1747          * If this is first found extent, just store it in the context
1748          */
1749         if (bex->fe_len == 0) {
1750                 *bex = *ex;
1751                 return;
1752         }
1753
1754         /*
1755          * If new found extent is better, store it in the context
1756          */
1757         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1758                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1759                  * larger than previous best one is better */
1760                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1761                         *bex = *ex;
1762         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1763                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1764                  * an extent that still satisfy the request, but is
1765                  * smaller than previous one */
1766                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1767                         *bex = *ex;
1768         }
1769
1770         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1771 }
1772
1773 static noinline_for_stack
1774 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1775                                         struct ext4_buddy *e4b)
1776 {
1777         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1778         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1779         int max;
1780         int err;
1781
1782         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1783         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1784         if (err)
1785                 return err;
1786
1787         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1788         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1789
1790         if (max > 0) {
1791                 ac->ac_b_ex = ex;
1792                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1793         }
1794
1795         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1796         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1797
1798         return 0;
1799 }
1800
1801 static noinline_for_stack
1802 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1803                                 struct ext4_buddy *e4b)
1804 {
1805         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1806         int max;
1807         int err;
1808         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1809         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1810         struct ext4_free_extent ex;
1811
1812         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1813                 return 0;
1814         if (grp->bb_free == 0)
1815                 return 0;
1816
1817         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1818         if (err)
1819                 return err;
1820
1821         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1822                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1823                 return 0;
1824         }
1825
1826         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1827         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1828                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1829         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1830
1831         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1832                 ext4_fsblk_t start;
1833
1834                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1835                         ex.fe_start;
1836                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1837                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1838                         ac->ac_found++;
1839                         ac->ac_b_ex = ex;
1840                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1841                 }
1842         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1843                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1844                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1845                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1846                 ac->ac_found++;
1847                 ac->ac_b_ex = ex;
1848                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1849         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1850                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1851                  * number of blocks to an existing extent */
1852                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1853                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1854                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1855                 ac->ac_found++;
1856                 ac->ac_b_ex = ex;
1857                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1858         }
1859         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1860         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1861
1862         return 0;
1863 }
1864
1865 /*
1866  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1867  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1868  */
1869 static noinline_for_stack
1870 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1871                                         struct ext4_buddy *e4b)
1872 {
1873         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1874         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1875         void *buddy;
1876         int i;
1877         int k;
1878         int max;
1879
1880         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1881         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1882                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1883                         continue;
1884
1885                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1886                 BUG_ON(buddy == NULL);
1887
1888                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1889                 BUG_ON(k >= max);
1890
1891                 ac->ac_found++;
1892
1893                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1894                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1895                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1896
1897                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1898
1899                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1900
1901                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1902                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1903
1904                 break;
1905         }
1906 }
1907
1908 /*
1909  * The routine scans the group and measures all found extents.
1910  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1911  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1912  */
1913 static noinline_for_stack
1914 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1915                                         struct ext4_buddy *e4b)
1916 {
1917         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1918         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1919         struct ext4_free_extent ex;
1920         int i;
1921         int free;
1922
1923         free = e4b->bd_info->bb_free;
1924         BUG_ON(free <= 0);
1925
1926         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1927
1928         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1929                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1930                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1931                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1932                         /*
1933                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1934                          * free blocks even though group info says we
1935                          * we have free blocks
1936                          */
1937                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1938                                         "%d free clusters as per "
1939                                         "group info. But bitmap says 0",
1940                                         free);
1941                         break;
1942                 }
1943
1944                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1945                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1946                 if (free < ex.fe_len) {
1947                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1948                                         "%d free clusters as per "
1949                                         "group info. But got %d blocks",
1950                                         free, ex.fe_len);
1951                         /*
1952                          * The number of free blocks differs. This mostly
1953                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1954                          * without claiming the space.
1955                          */
1956                         break;
1957                 }
1958                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1959                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1960
1961                 i += ex.fe_len;
1962                 free -= ex.fe_len;
1963         }
1964
1965         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1966 }
1967
1968 /*
1969  * This is a special case for storages like raid5
1970  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1971  */
1972 static noinline_for_stack
1973 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1974                                  struct ext4_buddy *e4b)
1975 {
1976         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1977         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1978         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1979         struct ext4_free_extent ex;
1980         ext4_fsblk_t first_group_block;
1981         ext4_fsblk_t a;
1982         ext4_grpblk_t i;
1983         int max;
1984
1985         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1986
1987         /* find first stripe-aligned block in group */
1988         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1989
1990         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1991         do_div(a, sbi->s_stripe);
1992         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1993
1994         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1995                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1996                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
1997                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1998                                 ac->ac_found++;
1999                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2000                                 ac->ac_b_ex = ex;
2001                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2002                                 break;
2003                         }
2004                 }
2005                 i += sbi->s_stripe;
2006         }
2007 }
2008
2009 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
2010 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2011                                 ext4_group_t group, int cr)
2012 {
2013         unsigned free, fragments;
2014         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2015         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2016
2017         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2018
2019         free = grp->bb_free;
2020         if (free == 0)
2021                 return 0;
2022         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2023                 return 0;
2024
2025         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2026                 return 0;
2027
2028         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2029         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2030                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
2031                 if (ret)
2032                         return 0;
2033         }
2034
2035         fragments = grp->bb_fragments;
2036         if (fragments == 0)
2037                 return 0;
2038
2039         switch (cr) {
2040         case 0:
2041                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2042
2043                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2044                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2045                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2046                     ((group % flex_size) == 0))
2047                         return 0;
2048
2049                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2050                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2051                         return 1;
2052
2053                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2054                         return 0;
2055
2056                 return 1;
2057         case 1:
2058                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2059                         return 1;
2060                 break;
2061         case 2:
2062                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2063                         return 1;
2064                 break;
2065         case 3:
2066                 return 1;
2067         default:
2068                 BUG();
2069         }
2070
2071         return 0;
2072 }
2073
2074 static noinline_for_stack int
2075 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2076 {
2077         ext4_group_t ngroups, group, i;
2078         int cr;
2079         int err = 0;
2080         struct ext4_sb_info *sbi;
2081         struct super_block *sb;
2082         struct ext4_buddy e4b;
2083
2084         sb = ac->ac_sb;
2085         sbi = EXT4_SB(sb);
2086         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2087         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2088         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2089                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2090
2091         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2092
2093         /* first, try the goal */
2094         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2095         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2096                 goto out;
2097
2098         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2099                 goto out;
2100
2101         /*
2102          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2103          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2104          * try exact allocation using buddy.
2105          */
2106         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2107         ac->ac_2order = 0;
2108         /*
2109          * We search using buddy data only if the order of the request
2110          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2111          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2112          */
2113         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2114                 /*
2115                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2116                  */
2117                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2118                         ac->ac_2order = i - 1;
2119         }
2120
2121         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2122         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2123                 /* TBD: may be hot point */
2124                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2125                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2126                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2127                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2128         }
2129
2130         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2131         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2132         /*
2133          * cr == 0 try to get exact allocation,
2134          * cr == 3  try to get anything
2135          */
2136 repeat:
2137         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2138                 ac->ac_criteria = cr;
2139                 /*
2140                  * searching for the right group start
2141                  * from the goal value specified
2142                  */
2143                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2144
2145                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2146                         cond_resched();
2147                         /*
2148                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2149                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2150                          */
2151                         if (group >= ngroups)
2152                                 group = 0;
2153
2154                         /* This now checks without needing the buddy page */
2155                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2156                                 continue;
2157
2158                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2159                         if (err)
2160                                 goto out;
2161
2162                         ext4_lock_group(sb, group);
2163
2164                         /*
2165                          * We need to check again after locking the
2166                          * block group
2167                          */
2168                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2169                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2170                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2171                                 continue;
2172                         }
2173
2174                         ac->ac_groups_scanned++;
2175                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2176                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2177                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2178                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2179                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2180                         else
2181                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2182
2183                         ext4_unlock_group(sb, group);
2184                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2185
2186                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2187                                 break;
2188                 }
2189         }
2190
2191         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2192             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2193                 /*
2194                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2195                  * the best chunk we've found so far
2196                  */
2197
2198                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2199                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2200                         /*
2201                          * Someone more lucky has already allocated it.
2202                          * The only thing we can do is just take first
2203                          * found block(s)
2204                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2205                          */
2206                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2207                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2208                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2209                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2210                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2211                         cr = 3;
2212                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2213                         goto repeat;
2214                 }
2215         }
2216 out:
2217         return err;
2218 }
2219
2220 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2221 {
2222         struct super_block *sb = seq->private;
2223         ext4_group_t group;
2224
2225         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2226                 return NULL;
2227         group = *pos + 1;
2228         return (void *) ((unsigned long) group);
2229 }
2230
2231 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2232 {
2233         struct super_block *sb = seq->private;
2234         ext4_group_t group;
2235
2236         ++*pos;
2237         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2238                 return NULL;
2239         group = *pos + 1;
2240         return (void *) ((unsigned long) group);
2241 }
2242
2243 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2244 {
2245         struct super_block *sb = seq->private;
2246         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2247         int i;
2248         int err, buddy_loaded = 0;
2249         struct ext4_buddy e4b;
2250         struct ext4_group_info *grinfo;
2251         struct sg {
2252                 struct ext4_group_info info;
2253                 ext4_grpblk_t counters[16];
2254         } sg;
2255
2256         group--;
2257         if (group == 0)
2258                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2259                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2260                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2261                            "group", "free", "frags", "first",
2262                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2263                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2264
2265         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2266                 sizeof(struct ext4_group_info);
2267         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2268         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2269         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2270                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2271                 if (err) {
2272                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2273                         return 0;
2274                 }
2275                 buddy_loaded = 1;
2276         }
2277
2278         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2279
2280         if (buddy_loaded)
2281                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2282
2283         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2284                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2285         for (i = 0; i <= 13; i++)
2286                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2287                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2288         seq_printf(seq, " ]\n");
2289
2290         return 0;
2291 }
2292
2293 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2294 {
2295 }
2296
2297 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2298         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2299         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2300         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2301         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2302 };
2303
2304 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2305 {
2306         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2307         int rc;
2308
2309         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2310         if (rc == 0) {
2311                 struct seq_file *m = file->private_data;
2312                 m->private = sb;
2313         }
2314         return rc;
2315
2316 }
2317
2318 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2319         .owner          = THIS_MODULE,
2320         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2321         .read           = seq_read,
2322         .llseek         = seq_lseek,
2323         .release        = seq_release,
2324 };
2325
2326 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2327 {
2328         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2329         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2330
2331         BUG_ON(!cachep);
2332         return cachep;
2333 }
2334
2335 /*
2336  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2337  * of groups
2338  */
2339 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2340 {
2341         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2342         unsigned size;
2343         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2344
2345         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2346                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2347         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2348                 return 0;
2349
2350         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2351         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2352         if (!new_groupinfo) {
2353                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2354                 return -ENOMEM;
2355         }
2356         if (sbi->s_group_info) {
2357                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2358                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2359                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2360         }
2361         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2362         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2363         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2364                    sbi->s_group_info_size);
2365         return 0;
2366 }
2367
2368 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2369 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2370                           struct ext4_group_desc *desc)
2371 {
2372         int i;
2373         int metalen = 0;
2374         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2375         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2376         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2377
2378         /*
2379          * First check if this group is the first of a reserved block.
2380          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2381          * to ext4_group_info structures
2382          */
2383         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2384                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2385                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2386                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2387                 if (meta_group_info == NULL) {
2388                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2389                                  "for a buddy group");
2390                         goto exit_meta_group_info;
2391                 }
2392                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2393                         meta_group_info;
2394         }
2395
2396         meta_group_info =
2397                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2398         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2399
2400         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL);
2401         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2402                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2403                 goto exit_group_info;
2404         }
2405         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2406                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2407
2408         /*
2409          * initialize bb_free to be able to skip
2410          * empty groups without initialization
2411          */
2412         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2413                 meta_group_info[i]->bb_free =
2414                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2415         } else {
2416                 meta_group_info[i]->bb_free =
2417                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2418         }
2419
2420         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2421         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2422         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2423         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2424
2425 #ifdef DOUBLE_CHECK
2426         {
2427                 struct buffer_head *bh;
2428                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2429                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2430                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2431                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2432                 BUG_ON(bh == NULL);
2433                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2434                         sb->s_blocksize);
2435                 put_bh(bh);
2436         }
2437 #endif
2438
2439         return 0;
2440
2441 exit_group_info:
2442         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2443         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2444                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2445                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2446         }
2447 exit_meta_group_info:
2448         return -ENOMEM;
2449 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2450
2451 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2452 {
2453         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2454         ext4_group_t i;
2455         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2456         int err;
2457         struct ext4_group_desc *desc;
2458         struct kmem_cache *cachep;
2459
2460         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2461         if (err)
2462                 return err;
2463
2464         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2465         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2466                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2467                 goto err_freesgi;
2468         }
2469         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2470          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2471          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2472          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2473         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2474         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2475         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2476                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2477                 if (desc == NULL) {
2478                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2479                         goto err_freebuddy;
2480                 }
2481                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2482                         goto err_freebuddy;
2483         }
2484
2485         return 0;
2486
2487 err_freebuddy:
2488         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2489         while (i-- > 0)
2490                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2491         i = sbi->s_group_info_size;
2492         while (i-- > 0)
2493                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2494         iput(sbi->s_buddy_cache);
2495 err_freesgi:
2496         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2497         return -ENOMEM;
2498 }
2499
2500 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2501 {
2502         int i;
2503
2504         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2505                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2506                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2507                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2508         }
2509 }
2510
2511 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2512 {
2513         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2514         int slab_size;
2515         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2516         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2517         struct kmem_cache *cachep;
2518
2519         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2520                 return -EINVAL;
2521
2522         if (unlikely(cache_index < 0))
2523                 cache_index = 0;
2524
2525         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2526         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2527                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2528                 return 0;       /* Already created */
2529         }
2530
2531         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2532                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2533
2534         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2535                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2536                                         NULL);
2537
2538         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2539
2540         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2541         if (!cachep) {
2542                 printk(KERN_EMERG
2543                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2544                 return -ENOMEM;
2545         }
2546
2547         return 0;
2548 }
2549
2550 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2551 {
2552         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2553         unsigned i, j;
2554         unsigned offset;
2555         unsigned max;
2556         int ret;
2557
2558         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2559
2560         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2561         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2562                 ret = -ENOMEM;
2563                 goto out;
2564         }
2565
2566         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2567         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2568         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2569                 ret = -ENOMEM;
2570                 goto out;
2571         }
2572
2573         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2574         if (ret < 0)
2575                 goto out;
2576
2577         /* order 0 is regular bitmap */
2578         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2579         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2580
2581         i = 1;
2582         offset = 0;
2583         max = sb->s_blocksize << 2;
2584         do {
2585                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2586                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2587                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2588                 max = max >> 1;
2589                 i++;
2590         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2591
2592         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2593         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2594
2595         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2596         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2597         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2598         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2599         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2600         /*
2601          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2602          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2603          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2604          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2605          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2606          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2607          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2608          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2609          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2610          * which seems reasonable as a default.
2611          */
2612         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2613                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2614         /*
2615          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2616          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2617          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2618          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2619          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2620          * the stripes.
2621          */
2622         if (sbi->s_stripe > 1) {
2623                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2624                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2625         }
2626
2627         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2628         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2629                 ret = -ENOMEM;
2630                 goto out;
2631         }
2632         for_each_possible_cpu(i) {
2633                 struct ext4_locality_group *lg;
2634                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2635                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2636                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2637                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2638                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2639         }
2640
2641         /* init file for buddy data */
2642         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2643         if (ret != 0)
2644                 goto out_free_locality_groups;
2645
2646         if (sbi->s_proc)
2647                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2648                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2649
2650         return 0;
2651
2652 out_free_locality_groups:
2653         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2654         sbi->s_locality_groups = NULL;
2655 out:
2656         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2657         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2658         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2659         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2660         return ret;
2661 }
2662
2663 /* need to called with the ext4 group lock held */
2664 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2665 {
2666         struct ext4_prealloc_space *pa;
2667         struct list_head *cur, *tmp;
2668         int count = 0;
2669
2670         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2671                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2672                 list_del(&pa->pa_group_list);
2673                 count++;
2674                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2675         }
2676         if (count)
2677                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2678
2679 }
2680
2681 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2682 {
2683         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2684         ext4_group_t i;
2685         int num_meta_group_infos;
2686         struct ext4_group_info *grinfo;
2687         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2688         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2689
2690         if (sbi->s_proc)
2691                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2692
2693         if (sbi->s_group_info) {
2694                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2695                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2696 #ifdef DOUBLE_CHECK
2697                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2698 #endif
2699                         ext4_lock_group(sb, i);
2700                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2701                         ext4_unlock_group(sb, i);
2702                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2703                 }
2704                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2705                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2706                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2707                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2708                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2709                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2710         }
2711         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2712         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2713         if (sbi->s_buddy_cache)
2714                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2715         if (sbi->s_mb_stats) {
2716                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2717                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2718                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2719                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2720                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2721                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2722                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2723                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2724                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2725                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2726                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2727                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2728                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2729                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2730                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2731                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2732                                 sbi->s_mb_generation_time);
2733                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2734                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2735                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2736                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2737         }
2738
2739         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2740
2741         return 0;
2742 }
2743
2744 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2745                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2746 {
2747         ext4_fsblk_t discard_block;
2748
2749         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2750                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2751         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2752         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2753                         (unsigned long long) discard_block, count);
2754         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2755 }
2756
2757 /*
2758  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2759  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2760  */
2761 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2762                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2763                                     int rc)
2764 {
2765         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2766         struct ext4_buddy e4b;
2767         struct ext4_group_info *db;
2768         int err, count = 0, count2 = 0;
2769
2770         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2771                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2772
2773         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2774                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2775                                          entry->efd_start_cluster,
2776                                          entry->efd_count);
2777                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2778                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2779                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2780                                  " with %d", entry->efd_group,
2781                                  entry->efd_start_cluster,
2782                                  entry->efd_count, err);
2783         }
2784
2785         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2786         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2787         BUG_ON(err != 0);
2788
2789
2790         db = e4b.bd_info;
2791         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2792         count += entry->efd_count;
2793         count2++;
2794         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2795         /* Take it out of per group rb tree */
2796         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2797         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2798
2799         /*
2800          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2801          * ext4_trim_fs can trim it.
2802          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2803          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2804          */
2805         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2806                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2807
2808         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2809                 /* No more items in the per group rb tree
2810                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2811                  */
2812                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2813                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2814         }
2815         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2816         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2817         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2818
2819         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2820 }
2821
2822 int __init ext4_init_mballoc(void)
2823 {
2824         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2825                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2826         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2827                 return -ENOMEM;
2828
2829         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2830                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2831         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2832                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2833                 return -ENOMEM;
2834         }
2835
2836         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2837                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2838         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2839                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2840                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2841                 return -ENOMEM;
2842         }
2843         return 0;
2844 }
2845
2846 void ext4_exit_mballoc(void)
2847 {
2848         /*
2849          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2850          * before destroying the slab cache.
2851          */
2852         rcu_barrier();
2853         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2854         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2855         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2856         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2857 }
2858
2859
2860 /*
2861  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2862  * Returns 0 if success or error code
2863  */
2864 static noinline_for_stack int
2865 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2866                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2867 {
2868         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2869         struct ext4_group_desc *gdp;
2870         struct buffer_head *gdp_bh;
2871         struct ext4_sb_info *sbi;
2872         struct super_block *sb;
2873         ext4_fsblk_t block;
2874         int err, len;
2875
2876         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2877         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2878
2879         sb = ac->ac_sb;
2880         sbi = EXT4_SB(sb);
2881
2882         err = -EIO;
2883         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2884         if (!bitmap_bh)
2885                 goto out_err;
2886
2887         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2888         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2889         if (err)
2890                 goto out_err;
2891
2892         err = -EIO;
2893         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2894         if (!gdp)
2895                 goto out_err;
2896
2897         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2898                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2899
2900         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2901         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2902         if (err)
2903                 goto out_err;
2904
2905         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2906
2907         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2908         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2909                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2910                            "fs metadata", block, block+len);
2911                 /* File system mounted not to panic on error
2912                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2913                  * We leak some of the blocks here.
2914                  */
2915                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2916                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2917                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2918                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2919                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2920                 if (!err)
2921                         err = -EAGAIN;
2922                 goto out_err;
2923         }
2924
2925         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2926 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2927         {
2928                 int i;
2929                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2930                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2931                                                 bitmap_bh->b_data));
2932                 }
2933         }
2934 #endif
2935         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2936                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2937         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2938                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2939                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2940                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2941                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2942         }
2943         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2944         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2945         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2946         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2947
2948         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2949         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2950         /*
2951          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2952          */
2953         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2954                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2955                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2956                                    reserv_clstrs);
2957
2958         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2959                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2960                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2961                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2962                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2963         }
2964
2965         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2966         if (err)
2967                 goto out_err;
2968         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2969
2970 out_err:
2971         brelse(bitmap_bh);
2972         return err;
2973 }
2974
2975 /*
2976  * here we normalize request for locality group
2977  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2978  * s_strip if we set the same via mount option.
2979  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2980  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2981  *
2982  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2983  */
2984 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2985 {
2986         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2987         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2988
2989         BUG_ON(lg == NULL);
2990         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2991         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2992                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2993 }
2994
2995 /*
2996  * Normalization means making request better in terms of
2997  * size and alignment
2998  */
2999 static noinline_for_stack void
3000 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3001                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3002 {
3003         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3004         int bsbits, max;
3005         ext4_lblk_t end;
3006         loff_t size, start_off;
3007         loff_t orig_size __maybe_unused;
3008         ext4_lblk_t start;
3009         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3010         struct ext4_prealloc_space *pa;
3011
3012         /* do normalize only data requests, metadata requests
3013            do not need preallocation */
3014         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3015                 return;
3016
3017         /* sometime caller may want exact blocks */
3018         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3019                 return;
3020
3021         /* caller may indicate that preallocation isn't
3022          * required (it's a tail, for example) */
3023         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3024                 return;
3025
3026         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3027                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3028                 return ;
3029         }
3030
3031         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3032
3033         /* first, let's learn actual file size
3034          * given current request is allocated */
3035         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3036         size = size << bsbits;
3037         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3038                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3039         orig_size = size;
3040
3041         /* max size of free chunks */
3042         max = 2 << bsbits;
3043
3044 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3045                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3046
3047         /* first, try to predict filesize */
3048         /* XXX: should this table be tunable? */
3049         start_off = 0;
3050         if (size <= 16 * 1024) {
3051                 size = 16 * 1024;
3052         } else if (size <= 32 * 1024) {
3053                 size = 32 * 1024;
3054         } else if (size <= 64 * 1024) {
3055                 size = 64 * 1024;
3056         } else if (size <= 128 * 1024) {
3057                 size = 128 * 1024;
3058         } else if (size <= 256 * 1024) {
3059                 size = 256 * 1024;
3060         } else if (size <= 512 * 1024) {
3061                 size = 512 * 1024;
3062         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3063                 size = 1024 * 1024;
3064         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3065                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3066                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3067                 size = 2 * 1024 * 1024;
3068         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3069                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3070                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3071                 size = 4 * 1024 * 1024;
3072         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3073                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3074                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3075                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3076                 size = 8 * 1024 * 1024;
3077         } else {
3078                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3079                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
3080         }
3081         size = size >> bsbits;
3082         start = start_off >> bsbits;
3083
3084         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3085         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3086                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3087                 start = ar->lleft + 1;
3088         }
3089         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3090                 size -= start + size - ar->lright;
3091
3092         end = start + size;
3093
3094         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3095         rcu_read_lock();
3096         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3097                 ext4_lblk_t pa_end;
3098
3099                 if (pa->pa_deleted)
3100                         continue;
3101                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3102                 if (pa->pa_deleted) {
3103                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3104                         continue;
3105                 }
3106
3107                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3108                                                   pa->pa_len);
3109
3110                 /* PA must not overlap original request */
3111                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3112                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3113
3114                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3115                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3116                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3117                         continue;
3118                 }
3119                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3120
3121                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3122                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3123                         BUG_ON(pa_end < start);
3124                         start = pa_end;
3125                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3126                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3127                         end = pa->pa_lstart;
3128                 }
3129                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3130         }
3131         rcu_read_unlock();
3132         size = end - start;
3133
3134         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3135         rcu_read_lock();
3136         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3137                 ext4_lblk_t pa_end;
3138
3139                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3140                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3141                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3142                                                           pa->pa_len);
3143                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3144                 }
3145                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3146         }
3147         rcu_read_unlock();
3148
3149         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3150                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3151                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3152                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3153                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3154                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3155         }
3156         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3157                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3158         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3159
3160         /* now prepare goal request */
3161
3162         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3163          * placement or satisfy big request as is */
3164         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3165         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3166
3167         /* define goal start in order to merge */
3168         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3169                 /* merge to the right */
3170                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3171                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3172                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3173                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3174         }
3175         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3176                 /* merge to the left */
3177                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3178                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3179                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3180                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3181         }
3182
3183         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3184                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3185 }
3186
3187 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3188 {
3189         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3190
3191         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3192                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3193                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3194                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3195                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3196                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3197                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3198                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3199                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3200                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3201                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3202         }
3203
3204         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3205                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3206         else
3207                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3208 }
3209
3210 /*
3211  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3212  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3213  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3214  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3215  */
3216 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3217 {
3218         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3219
3220         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3221                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3222 }
3223
3224 /*
3225  * use blocks preallocated to inode
3226  */
3227 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3228                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3229 {
3230         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3231         ext4_fsblk_t start;
3232         ext4_fsblk_t end;
3233         int len;
3234
3235         /* found preallocated blocks, use them */
3236         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3237         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3238                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3239         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3240         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3241                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3242         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3243         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3244         ac->ac_pa = pa;
3245
3246         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3247         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3248         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3249         pa->pa_free -= len;
3250
3251         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3252 }
3253
3254 /*
3255  * use blocks preallocated to locality group
3256  */
3257 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3258                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3259 {
3260         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3261
3262         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3263                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3264                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3265         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3266         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3267         ac->ac_pa = pa;
3268
3269         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3270          * possible race when the group is being loaded concurrently
3271          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3272          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3273          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3274          */
3275         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3276 }
3277
3278 /*
3279  * Return the prealloc space that have minimal distance
3280  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3281  * space that is having currently known minimal distance
3282  * from the goal block.
3283  */
3284 static struct ext4_prealloc_space *
3285 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3286                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3287                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3288 {
3289         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3290
3291         if (cpa == NULL) {
3292                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3293                 return pa;
3294         }
3295         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3296         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3297
3298         if (cur_distance <= new_distance)
3299                 return cpa;
3300
3301         /* drop the previous reference */
3302         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3303         atomic_inc(&pa->pa_count);
3304         return pa;
3305 }
3306
3307 /*
3308  * search goal blocks in preallocated space
3309  */
3310 static noinline_for_stack int
3311 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3312 {
3313         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3314         int order, i;
3315         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3316         struct ext4_locality_group *lg;
3317         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3318         ext4_fsblk_t goal_block;
3319
3320         /* only data can be preallocated */
3321         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3322                 return 0;
3323
3324         /* first, try per-file preallocation */
3325         rcu_read_lock();
3326         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3327
3328                 /* all fields in this condition don't change,
3329                  * so we can skip locking for them */
3330                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3331                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3332                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3333                         continue;
3334
3335                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3336                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3337                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3338                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3339                         continue;
3340
3341                 /* found preallocated blocks, use them */
3342                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3343                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3344                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3345                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3346                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3347                         ac->ac_criteria = 10;
3348                         rcu_read_unlock();
3349                         return 1;
3350                 }
3351                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3352         }
3353         rcu_read_unlock();
3354
3355         /* can we use group allocation? */
3356         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3357                 return 0;
3358
3359         /* inode may have no locality group for some reason */
3360         lg = ac->ac_lg;
3361         if (lg == NULL)
3362                 return 0;
3363         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3364         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3365                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3366                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3367
3368         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3369         /*
3370          * search for the prealloc space that is having
3371          * minimal distance from the goal block.
3372          */
3373         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3374                 rcu_read_lock();
3375                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3376                                         pa_inode_list) {
3377                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3378                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3379                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3380
3381                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3382                                                                 pa, cpa);
3383                         }
3384                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3385                 }
3386                 rcu_read_unlock();
3387         }
3388         if (cpa) {
3389                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3390                 ac->ac_criteria = 20;
3391                 return 1;
3392         }
3393         return 0;
3394 }
3395
3396 /*
3397  * the function goes through all block freed in the group
3398  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3399  * buddy must be generated from this bitmap
3400  * Need to be called with the ext4 group lock held
3401  */
3402 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3403                                                 ext4_group_t group)
3404 {
3405         struct rb_node *n;
3406         struct ext4_group_info *grp;
3407         struct ext4_free_data *entry;
3408
3409         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3410         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3411
3412         while (n) {
3413                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3414                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3415                 n = rb_next(n);
3416         }
3417         return;
3418 }
3419
3420 /*
3421  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3422  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3423  * Need to be called with ext4 group lock held
3424  */
3425 static noinline_for_stack
3426 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3427                                         ext4_group_t group)
3428 {
3429         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3430         struct ext4_prealloc_space *pa;
3431         struct list_head *cur;
3432         ext4_group_t groupnr;
3433         ext4_grpblk_t start;
3434         int preallocated = 0;
3435         int len;
3436
3437         /* all form of preallocation discards first load group,
3438          * so the only competing code is preallocation use.
3439          * we don't need any locking here
3440          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3441          * otherwise we could leave used blocks available for
3442          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3443          * is dropping preallocation
3444          */
3445         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3446                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3447                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3448                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3449                                              &groupnr, &start);
3450                 len = pa->pa_len;
3451                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3452                 if (unlikely(len == 0))
3453                         continue;
3454                 BUG_ON(groupnr != group);
3455                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3456                 preallocated += len;
3457         }
3458         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3459 }
3460
3461 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3462 {
3463         struct ext4_prealloc_space *pa;
3464         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3465
3466         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3467         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3468         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3469 }
3470
3471 /*
3472  * drops a reference to preallocated space descriptor
3473  * if this was the last reference and the space is consumed
3474  */
3475 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3476                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3477 {
3478         ext4_group_t grp;
3479         ext4_fsblk_t grp_blk;
3480
3481         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3482         spin_lock(&pa->pa_lock);
3483         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3484                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3485                 return;
3486         }
3487
3488         if (pa->pa_deleted == 1) {
3489                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3490                 return;
3491         }
3492
3493         pa->pa_deleted = 1;
3494         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3495
3496         grp_blk = pa->pa_pstart;
3497         /*
3498          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3499          * next group when pa is used up
3500          */
3501         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3502                 grp_blk--;
3503
3504         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3505
3506         /*
3507          * possible race:
3508          *
3509          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3510          *                                      find block B in PA
3511          *  copy on-disk bitmap to buddy
3512          *                                      mark B in on-disk bitmap
3513          *                                      drop PA from group
3514          *  mark all PAs in buddy
3515          *
3516          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3517          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3518          * against that pair
3519          */
3520         ext4_lock_group(sb, grp);
3521         list_del(&pa->pa_group_list);
3522         ext4_unlock_group(sb, grp);
3523
3524         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3525         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3526         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3527
3528         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3529 }
3530
3531 /*
3532  * creates new preallocated space for given inode
3533  */
3534 static noinline_for_stack int
3535 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3536 {
3537         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3538         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3539         struct ext4_prealloc_space *pa;
3540         struct ext4_group_info *grp;
3541         struct ext4_inode_info *ei;
3542
3543         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3544         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3545         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3546         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3547
3548         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3549         if (pa == NULL)
3550                 return -ENOMEM;
3551
3552         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3553                 int winl;
3554                 int wins;
3555                 int win;
3556                 int offs;
3557
3558                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3559                  * so, found space must get proper lstart
3560                  * to cover original request */
3561                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3562                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3563
3564                 /* we're limited by original request in that
3565                  * logical block must be covered any way
3566                  * winl is window we can move our chunk within */
3567                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3568
3569                 /* also, we should cover whole original request */
3570                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3571
3572                 /* the smallest one defines real window */
3573                 win = min(winl, wins);
3574
3575                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3576                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3577                 if (offs && offs < win)
3578                         win = offs;
3579
3580                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3581                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3582                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3583                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3584         }
3585
3586         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3587          * allocated blocks for history */
3588         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3589
3590         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3591         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3592         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3593         pa->pa_free = pa->pa_len;
3594         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3595         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3596         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3597         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3598         pa->pa_deleted = 0;
3599         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3600
3601         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3602                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3603         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3604
3605         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3606         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3607
3608         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3609         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3610
3611         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3612         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3613
3614         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3615         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3616         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3617
3618         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3619         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3620         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3621
3622         return 0;
3623 }
3624
3625 /*
3626  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3627  */
3628 static noinline_for_stack int
3629 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3630 {
3631         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3632         struct ext4_locality_group *lg;
3633         struct ext4_prealloc_space *pa;
3634         struct ext4_group_info *grp;
3635
3636         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3637         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3638         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3639         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3640
3641         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3642         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3643         if (pa == NULL)
3644                 return -ENOMEM;
3645
3646         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3647          * allocated blocks for history */
3648         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3649
3650         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3651         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3652         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3653         pa->pa_free = pa->pa_len;
3654         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3655         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3656         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3657         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3658         pa->pa_deleted = 0;
3659         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3660
3661         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3662                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3663         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3664
3665         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3666         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3667
3668         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3669         lg = ac->ac_lg;
3670         BUG_ON(lg == NULL);
3671
3672         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3673         pa->pa_inode = NULL;
3674
3675         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3676         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3677         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3678
3679         /*
3680          * We will later add the new pa to the right bucket
3681          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3682          */
3683         return 0;
3684 }
3685
3686 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3687 {
3688         int err;
3689
3690         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3691                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3692         else
3693                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3694         return err;
3695 }
3696
3697 /*
3698  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3699  * in-core bitmap and buddy.
3700  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3701  * nobody else can find/use it.
3702  * the caller MUST hold group/inode locks.
3703  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3704  */
3705 static noinline_for_stack int
3706 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3707                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3708 {
3709         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3710         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3711         unsigned int end;
3712         unsigned int next;
3713         ext4_group_t group;
3714         ext4_grpblk_t bit;
3715         unsigned long long grp_blk_start;
3716         int err = 0;
3717         int free = 0;
3718
3719         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3720         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3721         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3722         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3723         end = bit + pa->pa_len;
3724
3725         while (bit < end) {
3726                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3727                 if (bit >= end)
3728                         break;
3729                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3730                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3731                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3732                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3733                 free += next - bit;
3734
3735                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3736                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3737                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3738                                                next - bit);
3739                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3740                 bit = next + 1;
3741         }
3742         if (free != pa->pa_free) {
3743                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3744                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3745                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3746                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3747                          (unsigned long) pa->pa_len);
3748                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3749                                         free, pa->pa_free);
3750                 /*
3751                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3752                  * from the bitmap and continue.
3753                  */
3754         }
3755         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3756
3757         return err;
3758 }
3759
3760 static noinline_for_stack int
3761 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3762                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3763 {
3764         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3765         ext4_group_t group;
3766         ext4_grpblk_t bit;
3767
3768         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3769         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3770         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3771         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3772         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3773         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3774         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3775
3776         return 0;
3777 }
3778
3779 /*
3780  * releases all preallocations in given group
3781  *
3782  * first, we need to decide discard policy:
3783  * - when do we discard
3784  *   1) ENOSPC
3785  * - how many do we discard
3786  *   1) how many requested
3787  */
3788 static noinline_for_stack int
3789 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3790                                         ext4_group_t group, int needed)
3791 {
3792         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3793         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3794         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3795         struct list_head list;
3796         struct ext4_buddy e4b;
3797         int err;
3798         int busy = 0;
3799         int free = 0;
3800
3801         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3802
3803         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3804                 return 0;
3805
3806         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3807         if (bitmap_bh == NULL) {
3808                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3809                 return 0;
3810         }
3811
3812         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3813         if (err) {
3814                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3815                 put_bh(bitmap_bh);
3816                 return 0;
3817         }
3818
3819         if (needed == 0)
3820                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3821
3822         INIT_LIST_HEAD(&list);
3823 repeat:
3824         ext4_lock_group(sb, group);
3825         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3826                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3827                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3828                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3829                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3830                         busy = 1;
3831                         continue;
3832                 }
3833                 if (pa->pa_deleted) {
3834                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3835                         continue;
3836                 }
3837
3838                 /* seems this one can be freed ... */
3839                 pa->pa_deleted = 1;
3840
3841                 /* we can trust pa_free ... */
3842                 free += pa->pa_free;
3843
3844                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3845
3846                 list_del(&pa->pa_group_list);
3847                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3848         }
3849
3850         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3851         if (free < needed && busy) {
3852                 busy = 0;
3853                 ext4_unlock_group(sb, group);
3854                 cond_resched();
3855                 goto repeat;
3856         }
3857
3858         /* found anything to free? */
3859         if (list_empty(&list)) {
3860                 BUG_ON(free != 0);
3861                 goto out;
3862         }
3863
3864         /* now free all selected PAs */
3865         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3866
3867                 /* remove from object (inode or locality group) */
3868                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3869                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3870                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3871
3872                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3873                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3874                 else
3875                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3876
3877                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3878                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3879         }
3880
3881 out:
3882         ext4_unlock_group(sb, group);
3883         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3884         put_bh(bitmap_bh);
3885         return free;
3886 }
3887
3888 /*
3889  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3890  *
3891  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3892  * We don't want another block to be served from the prealloc
3893  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3894  *
3895  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3896  */
3897 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3898 {
3899         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3900         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3901         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3902         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3903         ext4_group_t group = 0;
3904         struct list_head list;
3905         struct ext4_buddy e4b;
3906         int err;
3907
3908         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3909                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3910                 return;
3911         }
3912
3913         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3914         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3915
3916         INIT_LIST_HEAD(&list);
3917
3918 repeat:
3919         /* first, collect all pa's in the inode */
3920         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3921         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3922                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3923                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3924                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3925                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3926                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3927                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3928                          * use preallocation while we're discarding it */
3929                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3930                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3931                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3932                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3933                         WARN_ON(1);
3934                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3935                         goto repeat;
3936
3937                 }
3938                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3939                         pa->pa_deleted = 1;
3940                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3941                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3942                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3943                         continue;
3944                 }
3945
3946                 /* someone is deleting pa right now */
3947                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3948                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3949
3950                 /* we have to wait here because pa_deleted
3951                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3952                  * the list. as we might be called from
3953                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3954                  * and concurrent thread which is unlinking
3955                  * pa from inode's list may access already
3956                  * freed memory, bad-bad-bad */
3957
3958                 /* XXX: if this happens too often, we can
3959                  * add a flag to force wait only in case
3960                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3961                  * regular truncate */
3962                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3963                 goto repeat;
3964         }
3965         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3966
3967         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3968                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3969                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
3970
3971                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3972                 if (err) {
3973                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3974                                         group);
3975                         continue;
3976                 }
3977
3978                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3979                 if (bitmap_bh == NULL) {
3980                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3981                                         group);
3982                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3983                         continue;
3984                 }
3985
3986                 ext4_lock_group(sb, group);
3987                 list_del(&pa->pa_group_list);
3988                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3989                 ext4_unlock_group(sb, group);
3990
3991                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3992                 put_bh(bitmap_bh);
3993
3994                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3995                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3996         }
3997 }
3998
3999 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4000 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4001 {
4002         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4003         ext4_group_t ngroups, i;
4004
4005         if (!ext4_mballoc_debug ||
4006             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4007                 return;
4008
4009         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4010                         " Allocation context details:");
4011         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4012                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4013         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4014                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4015                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4016                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4017                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4018                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4019                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4020                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4021                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4022                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4023                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4024                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4025                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4026                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4027                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4028                         (int)ac->ac_criteria);
4029         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4030         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4031         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4032         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4033                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4034                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4035                 ext4_grpblk_t start;
4036                 struct list_head *cur;
4037                 ext4_lock_group(sb, i);
4038                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4039                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4040                                         pa_group_list);
4041                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4042                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4043                                                      NULL, &start);
4044                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4045                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4046                                start, pa->pa_len);
4047                 }
4048                 ext4_unlock_group(sb, i);
4049
4050                 if (grp->bb_free == 0)
4051                         continue;
4052                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4053                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4054         }
4055         printk(KERN_ERR "\n");
4056 }
4057 #else
4058 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4059 {
4060         return;
4061 }
4062 #endif
4063
4064 /*
4065  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4066  * file is determined by the current size or the resulting size after
4067  * allocation which ever is larger
4068  *
4069  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4070  */
4071 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4072 {
4073         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4074         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4075         loff_t size, isize;
4076
4077         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4078                 return;
4079
4080         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4081                 return;
4082
4083         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4084         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4085                 >> bsbits;
4086
4087         if ((size == isize) &&
4088             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4089             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4090                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4091                 return;
4092         }
4093
4094         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4095                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4096                 return;
4097         }
4098
4099         /* don't use group allocation for large files */
4100         size = max(size, isize);
4101         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4102                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4103                 return;
4104         }
4105
4106         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4107         /*
4108          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4109          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4110          * request from multiple CPUs.
4111          */
4112         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4113
4114         /* we're going to use group allocation */
4115         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4116
4117         /* serialize all allocations in the group */
4118         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4119 }
4120
4121 static noinline_for_stack int
4122 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4123                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4124 {
4125         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4126         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4127         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4128         ext4_group_t group;
4129         unsigned int len;
4130         ext4_fsblk_t goal;
4131         ext4_grpblk_t block;
4132
4133         /* we can't allocate > group size */
4134         len = ar->len;
4135
4136         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4137         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4138                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4139
4140         /* start searching from the goal */
4141         goal = ar->goal;
4142         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4143                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4144                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4145         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4146
4147         /* set up allocation goals */
4148         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4149         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4150         ac->ac_sb = sb;
4151         ac->ac_inode = ar->inode;
4152         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4153         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4154         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4155         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4156         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4157         ac->ac_flags = ar->flags;
4158
4159         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4160          * locality group. this is a policy, actually */
4161         ext4_mb_group_or_file(ac);
4162
4163         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4164                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4165                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4166                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4167                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4168                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4169                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4170         return 0;
4171
4172 }
4173
4174 static noinline_for_stack void
4175 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4176                                         struct ext4_locality_group *lg,
4177                                         int order, int total_entries)
4178 {
4179         ext4_group_t group = 0;
4180         struct ext4_buddy e4b;
4181         struct list_head discard_list;
4182         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4183
4184         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4185
4186         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4187
4188         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4189         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4190                                                 pa_inode_list) {
4191                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4192                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4193                         /*
4194                          * This is the pa that we just used
4195                          * for block allocation. So don't
4196                          * free that
4197                          */
4198                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4199                         continue;
4200                 }
4201                 if (pa->pa_deleted) {
4202                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4203                         continue;
4204                 }
4205                 /* only lg prealloc space */
4206                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4207
4208                 /* seems this one can be freed ... */
4209                 pa->pa_deleted = 1;
4210                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4211
4212                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4213                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4214
4215                 total_entries--;
4216                 if (total_entries <= 5) {
4217                         /*
4218                          * we want to keep only 5 entries
4219                          * allowing it to grow to 8. This
4220                          * mak sure we don't call discard
4221                          * soon for this list.
4222                          */
4223                         break;
4224                 }
4225         }
4226         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4227
4228         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4229
4230                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4231                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4232                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4233                                         group);
4234                         continue;
4235                 }
4236                 ext4_lock_group(sb, group);
4237                 list_del(&pa->pa_group_list);
4238                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4239                 ext4_unlock_group(sb, group);
4240
4241                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4242                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4243                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4244         }
4245 }
4246
4247 /*
4248  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4249  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4250  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4251  *
4252  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4253  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4254  */
4255
4256 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4257 {
4258         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4259         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4260         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4261         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4262
4263         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4264         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4265                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4266                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4267         /* Add the prealloc space to lg */
4268         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4269         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4270                                                 pa_inode_list) {
4271                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4272                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4273                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4274                         continue;
4275                 }
4276                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4277                         /* Add to the tail of the previous entry */
4278                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4279                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4280                         added = 1;
4281                         /*
4282                          * we want to count the total
4283                          * number of entries in the list
4284                          */
4285                 }
4286                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4287                 lg_prealloc_count++;
4288         }
4289         if (!added)
4290                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4291                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4292         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4293
4294         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4295         if (lg_prealloc_count > 8) {
4296                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4297                                                   order, lg_prealloc_count);
4298                 return;
4299         }
4300         return ;
4301 }
4302
4303 /*
4304  * release all resource we used in allocation
4305  */
4306 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4307 {
4308         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4309         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4310         if (pa) {
4311                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4312                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4313                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4314                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4315                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4316                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4317                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4318                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4319                 }
4320         }
4321         if (pa) {
4322                 /*
4323                  * We want to add the pa to the right bucket.
4324                  * Remove it from the list and while adding
4325                  * make sure the list to which we are adding
4326                  * doesn't grow big.
4327                  */
4328                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4329                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4330                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4331                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4332                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4333                 }
4334                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4335         }
4336         if (ac->ac_bitmap_page)
4337                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4338         if (ac->ac_buddy_page)
4339                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4340         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4341                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4342         ext4_mb_collect_stats(ac);
4343         return 0;
4344 }
4345
4346 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4347 {
4348         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4349         int ret;
4350         int freed = 0;
4351
4352         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4353         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4354                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4355                 freed += ret;
4356                 needed -= ret;
4357         }
4358
4359         return freed;
4360 }
4361
4362 /*
4363  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4364  * it tries to use preallocation first, then falls back
4365  * to usual allocation
4366  */
4367 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4368                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4369 {
4370         int freed;
4371         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4372         struct ext4_sb_info *sbi;
4373         struct super_block *sb;
4374         ext4_fsblk_t block = 0;
4375         unsigned int inquota = 0;
4376         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4377
4378         might_sleep();
4379         sb = ar->inode->i_sb;
4380         sbi = EXT4_SB(sb);
4381
4382         trace_ext4_request_blocks(ar);
4383
4384         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4385         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4386                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4387
4388         /*
4389          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4390          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4391          * reserved when data being copied into pagecache.
4392          */
4393         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4394                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4395         else {
4396                 /* Without delayed allocation we need to verify
4397                  * there is enough free blocks to do block allocation
4398                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4399                  */
4400                 while (ar->len &&
4401                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4402
4403                         /* let others to free the space */
4404                         cond_resched();
4405                         ar->len = ar->len >> 1;
4406                 }
4407                 if (!ar->len) {
4408                         *errp = -ENOSPC;
4409                         return 0;
4410                 }
4411                 reserv_clstrs = ar->len;
4412                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4413                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4414                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4415                 } else {
4416                         while (ar->len &&
4417                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4418                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4419
4420                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4421                                 ar->len--;
4422                         }
4423                 }
4424                 inquota = ar->len;
4425                 if (ar->len == 0) {
4426                         *errp = -EDQUOT;
4427                         goto out;
4428                 }
4429         }
4430
4431         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4432         if (!ac) {
4433                 ar->len = 0;
4434                 *errp = -ENOMEM;
4435                 goto out;
4436         }
4437
4438         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4439         if (*errp) {
4440                 ar->len = 0;
4441                 goto out;
4442         }
4443
4444         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4445         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4446                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4447                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4448 repeat:
4449                 /* allocate space in core */
4450                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4451                 if (*errp)
4452                         goto discard_and_exit;
4453
4454                 /* as we've just preallocated more space than
4455                  * user requested originally, we store allocated
4456                  * space in a special descriptor */
4457                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4458                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4459                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4460                 if (*errp) {
4461                 discard_and_exit:
4462                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4463                         goto errout;
4464                 }
4465         }
4466         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4467                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4468                 if (*errp == -EAGAIN) {
4469                         /*
4470                          * drop the reference that we took
4471                          * in ext4_mb_use_best_found
4472                          */
4473                         ext4_mb_release_context(ac);
4474                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4475                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4476                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4477                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4478                         goto repeat;
4479                 } else if (*errp) {
4480                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4481                         goto errout;
4482                 } else {
4483                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4484                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4485                 }
4486         } else {
4487                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4488                 if (freed)
4489                         goto repeat;
4490                 *errp = -ENOSPC;
4491         }
4492
4493 errout:
4494         if (*errp) {
4495                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4496                 ar->len = 0;
4497                 ext4_mb_show_ac(ac);
4498         }
4499         ext4_mb_release_context(ac);
4500 out:
4501         if (ac)
4502                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4503         if (inquota && ar->len < inquota)
4504                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4505         if (!ar->len) {
4506                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4507                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4508                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4509                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4510                                                 reserv_clstrs);
4511         }
4512
4513         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4514
4515         return block;
4516 }
4517
4518 /*
4519  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4520  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4521  * AND the blocks are associated with the same group.
4522  */
4523 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4524                         struct ext4_free_data *entry2)
4525 {
4526         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4527             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4528             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4529                 return 1;
4530         return 0;
4531 }
4532
4533 static noinline_for_stack int
4534 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4535                       struct ext4_free_data *new_entry)
4536 {
4537         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4538         ext4_grpblk_t cluster;
4539         struct ext4_free_data *entry;
4540         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4541         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4542         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4543         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4544         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4545
4546         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4547         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4548         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4549
4550         new_node = &new_entry->efd_node;
4551         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4552
4553         if (!*n) {
4554                 /* first free block exent. We need to
4555                    protect buddy cache from being freed,
4556                  * otherwise we'll refresh it from
4557                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4558                  * blocks */
4559                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4560                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4561         }
4562         while (*n) {
4563                 parent = *n;
4564                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4565                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4566                         n = &(*n)->rb_left;
4567                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4568                         n = &(*n)->rb_right;
4569                 else {
4570                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4571                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4572                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4573                                 "Block already on to-be-freed list");
4574                         return 0;
4575                 }
4576         }
4577
4578         rb_link_node(new_node, parent, n);
4579         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4580
4581         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4582         node = rb_prev(new_node);
4583         if (node) {
4584                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4585                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4586                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4587                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4588                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4589                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4590                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4591                 }
4592         }
4593
4594         node = rb_next(new_node);
4595         if (node) {
4596                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4597                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4598                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4599                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4600                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4601                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4602                 }
4603         }
4604         /* Add the extent to transaction's private list */
4605         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4606                                   &new_entry->efd_jce);
4607         return 0;
4608 }
4609
4610 /**
4611  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4612  * @handle:             handle for this transaction
4613  * @inode:              inode
4614  * @block:              start physical block to free
4615  * @count:              number of blocks to count
4616  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4617  */
4618 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4619                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4620                       unsigned long count, int flags)
4621 {
4622         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4623         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4624         struct ext4_group_desc *gdp;
4625         unsigned int overflow;
4626         ext4_grpblk_t bit;
4627         struct buffer_head *gd_bh;
4628         ext4_group_t block_group;
4629         struct ext4_sb_info *sbi;
4630         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
4631         struct ext4_buddy e4b;
4632         unsigned int count_clusters;
4633         int err = 0;
4634         int ret;
4635
4636         might_sleep();
4637         if (bh) {
4638                 if (block)
4639                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4640                 else
4641                         block = bh->b_blocknr;
4642         }
4643
4644         sbi = EXT4_SB(sb);
4645         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4646             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4647                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4648                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4649                 goto error_return;
4650         }
4651
4652         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4653         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4654
4655         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4656                 struct buffer_head *tbh = bh;
4657                 int i;
4658
4659                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4660
4661                 for (i = 0; i < count; i++) {
4662                         cond_resched();
4663                         if (!bh)
4664                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4665                                                         block + i);
4666                         if (!tbh)
4667                                 continue;
4668                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4669                                     inode, tbh, block + i);
4670                 }
4671         }
4672
4673         /*
4674          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4675          * after the transaction is committed, which we can do by
4676          * treating the block as metadata, below.  We make an
4677          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4678          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4679          */
4680         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4681                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4682
4683         /*
4684          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4685          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4686          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4687          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4688          * requested to avoid doing so.
4689          */
4690         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4691         if (overflow) {
4692                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4693                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4694                         block += overflow;
4695                         if (count > overflow)
4696                                 count -= overflow;
4697                         else
4698                                 return;
4699                 } else {
4700                         block -= overflow;
4701                         count += overflow;
4702                 }
4703         }
4704         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4705         if (overflow) {
4706                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4707                         if (count > overflow)
4708                                 count -= overflow;
4709                         else
4710                                 return;
4711                 } else
4712                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4713         }
4714
4715 do_more:
4716         overflow = 0;
4717         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4718
4719         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4720                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4721                 return;
4722
4723         /*
4724          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4725          * boundary.
4726          */
4727         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4728                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4729                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4730                 count -= overflow;
4731         }
4732         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4733         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4734         if (!bitmap_bh) {
4735                 err = -EIO;
4736                 goto error_return;
4737         }
4738         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4739         if (!gdp) {
4740                 err = -EIO;
4741                 goto error_return;
4742         }
4743
4744         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4745             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4746             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4747                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4748             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4749                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4750
4751                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4752                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4753                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4754                 goto error_return;
4755         }
4756
4757         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4758         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4759         if (err)
4760                 goto error_return;
4761
4762         /*
4763          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4764          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4765          * using it
4766          */
4767         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4768         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4769         if (err)
4770                 goto error_return;
4771 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4772         {
4773                 int i;
4774                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4775                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4776         }
4777 #endif
4778         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4779
4780         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4781         if (err)
4782                 goto error_return;
4783
4784         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4785                 struct ext4_free_data *new_entry;
4786                 /*
4787                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4788                  * be used until this transaction is committed
4789                  */
4790         retry:
4791                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4792                 if (!new_entry) {
4793                         /*
4794                          * We use a retry loop because
4795                          * ext4_free_blocks() is not allowed to fail.
4796                          */
4797                         cond_resched();
4798                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
4799                         goto retry;
4800                 }
4801                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4802                 new_entry->efd_group = block_group;
4803                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4804                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4805
4806                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4807                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4808                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4809         } else {
4810                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4811                  * with group lock held. generate_buddy look at
4812                  * them with group lock_held
4813                  */
4814                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4815                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4816                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4817                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4818                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4819                                          " with %d", block_group, bit, count,
4820                                          err);
4821                 } else
4822                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4823
4824                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4825                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4826                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4827         }
4828
4829         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4830         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4831         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4832         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4833         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4834
4835         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4836                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4837                 atomic64_add(count_clusters,
4838                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4839         }
4840
4841         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_RESERVE && ei->i_reserved_data_blocks) {
4842                 percpu_counter_add(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4843                                    count_clusters);
4844                 spin_lock(&ei->i_block_reservation_lock);
4845                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA)
4846                         ei->i_reserved_meta_blocks += count_clusters;
4847                 else
4848                         ei->i_reserved_data_blocks += count_clusters;
4849                 spin_unlock(&ei->i_block_reservation_lock);
4850                 if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4851                         dquot_reclaim_block(inode,
4852                                         EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4853         } else if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4854                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4855         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4856
4857         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4858
4859         /* We dirtied the bitmap block */
4860         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4861         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4862
4863         /* And the group descriptor block */
4864         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4865         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4866         if (!err)
4867                 err = ret;
4868
4869         if (overflow && !err) {
4870                 block += count;
4871                 count = overflow;
4872                 put_bh(bitmap_bh);
4873                 goto do_more;
4874         }
4875 error_return:
4876         brelse(bitmap_bh);
4877         ext4_std_error(sb, err);
4878         return;
4879 }
4880
4881 /**
4882  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4883  * @handle:                     handle to this transaction
4884  * @sb:                         super block
4885  * @block:                      start physical block to add to the block group
4886  * @count:                      number of blocks to free
4887  *
4888  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4889  */
4890 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4891                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4892 {
4893         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4894         struct buffer_head *gd_bh;
4895         ext4_group_t block_group;
4896         ext4_grpblk_t bit;
4897         unsigned int i;
4898         struct ext4_group_desc *desc;
4899         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4900         struct ext4_buddy e4b;
4901         int err = 0, ret, blk_free_count;
4902         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4903
4904         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4905
4906         if (count == 0)
4907                 return 0;
4908
4909         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4910         /*
4911          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4912          * boundary.
4913          */
4914         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4915                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4916                              block_group);
4917                 err = -EINVAL;
4918                 goto error_return;
4919         }
4920
4921         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4922         if (!bitmap_bh) {
4923                 err = -EIO;
4924                 goto error_return;
4925         }
4926
4927         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4928         if (!desc) {
4929                 err = -EIO;
4930                 goto error_return;
4931         }
4932
4933         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4934             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4935             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4936             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4937                      sbi->s_itb_per_group)) {
4938                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4939                            "Block = %llu, count = %lu",
4940                            block, count);
4941                 err = -EINVAL;
4942                 goto error_return;
4943         }
4944
4945         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4946         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4947         if (err)
4948                 goto error_return;
4949
4950         /*
4951          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4952          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4953          * using it
4954          */
4955         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4956         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4957         if (err)
4958                 goto error_return;
4959
4960         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4961                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4962                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4963                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4964                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4965                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4966                 } else {
4967                         blocks_freed++;
4968                 }
4969         }
4970
4971         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4972         if (err)
4973                 goto error_return;
4974
4975         /*
4976          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4977          * with group lock held. generate_buddy look at
4978          * them with group lock_held
4979          */
4980         ext4_lock_group(sb, block_group);
4981         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4982         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4983         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4984         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4985         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
4986         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
4987         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4988         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4989                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
4990
4991         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4992                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4993                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
4994                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4995         }
4996
4997         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4998
4999         /* We dirtied the bitmap block */
5000         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5001         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5002
5003         /* And the group descriptor block */
5004         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5005         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5006         if (!err)
5007                 err = ret;
5008
5009 error_return:
5010         brelse(bitmap_bh);
5011         ext4_std_error(sb, err);
5012         return err;
5013 }
5014
5015 /**
5016  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5017  * @sb:         super block for the file system
5018  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5019  * @count:      number of blocks to TRIM
5020  * @group:      alloc. group we are working with
5021  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5022  *
5023  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5024  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5025  * be called with under the group lock.
5026  */
5027 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5028                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5029 __releases(bitlock)
5030 __acquires(bitlock)
5031 {
5032         struct ext4_free_extent ex;
5033         int ret = 0;
5034
5035         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5036
5037         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5038
5039         ex.fe_start = start;
5040         ex.fe_group = group;
5041         ex.fe_len = count;
5042
5043         /*
5044          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5045          * being trimmed.
5046          */
5047         mb_mark_used(e4b, &ex);
5048         ext4_unlock_group(sb, group);
5049         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
5050         ext4_lock_group(sb, group);
5051         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5052         return ret;
5053 }
5054
5055 /**
5056  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5057  * @sb:                 super block for file system
5058  * @group:              group to be trimmed
5059  * @start:              first group block to examine
5060  * @max:                last group block to examine
5061  * @minblocks:          minimum extent block count
5062  *
5063  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5064  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5065  * the extent.
5066  *
5067  *
5068  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5069  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5070  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5071  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5072  */
5073 static ext4_grpblk_t
5074 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5075                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5076                    ext4_grpblk_t minblocks)
5077 {
5078         void *bitmap;
5079         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5080         struct ext4_buddy e4b;
5081         int ret = 0;
5082
5083         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5084
5085         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5086         if (ret) {
5087                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5088                                 "information for %u", group);
5089                 return ret;
5090         }
5091         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5092
5093         ext4_lock_group(sb, group);
5094         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5095             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5096                 goto out;
5097
5098         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5099                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5100
5101         while (start <= max) {
5102                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5103                 if (start > max)
5104                         break;
5105                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5106
5107                 if ((next - start) >= minblocks) {
5108                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5109                                                next - start, group, &e4b);
5110                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5111                                 break;
5112                         ret = 0;
5113                         count += next - start;
5114                 }
5115                 free_count += next - start;
5116                 start = next + 1;
5117
5118                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5119                         count = -ERESTARTSYS;
5120                         break;
5121                 }
5122
5123                 if (need_resched()) {
5124                         ext4_unlock_group(sb, group);
5125                         cond_resched();
5126                         ext4_lock_group(sb, group);
5127                 }
5128
5129                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5130                         break;
5131         }
5132
5133         if (!ret) {
5134                 ret = count;
5135                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5136         }
5137 out:
5138         ext4_unlock_group(sb, group);
5139         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5140
5141         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5142                 count, group);
5143
5144         return ret;
5145 }
5146
5147 /**
5148  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5149  * @sb:                 superblock for filesystem
5150  * @range:              fstrim_range structure
5151  *
5152  * start:       First Byte to trim
5153  * len:         number of Bytes to trim from start
5154  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5155  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5156  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5157  * is invoked to trim all free space.
5158  */
5159 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5160 {
5161         struct ext4_group_info *grp;
5162         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5163         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5164         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5165         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5166                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5167         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5168         int ret = 0;
5169
5170         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5171         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5172         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5173                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5174
5175         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5176             start >= max_blks ||
5177             range->len < sb->s_blocksize)
5178                 return -EINVAL;
5179         if (end >= max_blks)
5180                 end = max_blks - 1;
5181         if (end <= first_data_blk)
5182                 goto out;
5183         if (start < first_data_blk)
5184                 start = first_data_blk;
5185
5186         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5187         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5188                                      &first_group, &first_cluster);
5189         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5190                                      &last_group, &last_cluster);
5191
5192         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5193         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5194
5195         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5196                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5197                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5198                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5199                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5200                         if (ret)
5201                                 break;
5202                 }
5203
5204                 /*
5205                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5206                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5207                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5208                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5209                  */
5210                 if (group == last_group)
5211                         end = last_cluster;
5212
5213                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5214                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5215                                                 end, minlen);
5216                         if (cnt < 0) {
5217                                 ret = cnt;
5218                                 break;
5219                         }
5220                         trimmed += cnt;
5221                 }
5222
5223                 /*
5224                  * For every group except the first one, we are sure
5225                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5226                  */
5227                 first_cluster = 0;
5228         }
5229
5230         if (!ret)
5231                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5232
5233 out:
5234         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5235         return ret;
5236 }