]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - fs/ext4/mballoc.c
Merge remote-tracking branch 'ext4/dev'
[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 <linux/backing-dev.h>
30 #include <trace/events/ext4.h>
31
32 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
33 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
34
35 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
36 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
37 #endif
38
39 /*
40  * MUSTDO:
41  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
42  *   - search for metadata in few groups
43  *
44  * TODO v4:
45  *   - normalization should take into account whether file is still open
46  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
47  *   - don't normalize tails
48  *   - quota
49  *   - reservation for superuser
50  *
51  * TODO v3:
52  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
53  *   - track min/max extents in each group for better group selection
54  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
55  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
56  *   - error handling
57  */
58
59 /*
60  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
61  * near to the goal(block) value specified.
62  *
63  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
64  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
65  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
66  * would have after allocation, or the current file size, which ever
67  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
68  * select to use the group preallocation. The default value of
69  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
70  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
71  * terms of number of blocks.
72  *
73  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
74  * ensure that we have small files closer together on the disk.
75  *
76  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
77  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
78  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
79  * represented as:
80  *
81  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
82  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
83  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
84  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
85  *
86  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
87  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
88  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
89  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
90  *
91  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
92  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
93  * pa_free.
94  *
95  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
96  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
97  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
98  *
99  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
100  *
101  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
102  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
103  *
104  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
105  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
106  *
107  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
108  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
109  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
110  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
111  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
112  * we can access them through the page cache. The information regarding
113  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
114  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
115  * inode as:
116  *
117  *  {                        page                        }
118  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
119  *
120  *
121  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
122  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
123  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
124  * which is blocks_per_page/2
125  *
126  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
127  * away when the filesystem is unmounted.
128  *
129  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
130  * to locate that many free blocks we return with additional information
131  * regarding rest of the contiguous physical block available
132  *
133  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
134  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
135  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
136  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
137  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
138  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
139  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
140  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
141  * 512 blocks. This can be tuned via
142  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
143  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
144  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
145  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
146  * greater than the default mb_group_prealloc.
147  *
148  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
149  *
150  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
151  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
152  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
153  *
154  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
155  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
156  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
157  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
158  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
159  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
160  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
161  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
162  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
163  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
164  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
165  * the group specified as the goal value in allocation context via
166  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
167  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
168  * checked.
169  *
170  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
171  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
172  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
173  * subsequent request.
174  */
175
176 /*
177  * mballoc operates on the following data:
178  *  - on-disk bitmap
179  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
180  *  - preallocation descriptors (PAs)
181  *
182  * there are two types of preallocations:
183  *  - inode
184  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
185  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
186  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
187  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
188  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
189  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
190  *    also means that freeing any block within descriptor's range
191  *    must discard all preallocated blocks.
192  *  - locality group
193  *    assigned to specific locality group which does not translate to
194  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
195  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
196  *    it's consumed from the beginning to the end.
197  *
198  * relation between them can be expressed as:
199  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
200  *
201  * this mean blocks mballoc considers used are:
202  *  - allocated blocks (persistent)
203  *  - preallocated blocks (non-persistent)
204  *
205  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
206  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
207  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
208  *
209  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
210  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
211  *
212  * all operations can be expressed as:
213  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
214  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
215  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
216  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
217  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
218  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
219  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
220  *        is used in real operation because we can't know actual used
221  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
222  *
223  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
224  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
225  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
226  * the following knowledge:
227  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
228  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
229  *     nobody can re-allocate that block
230  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
231  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
232  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
233  *     block
234  *
235  * so, now we're building a concurrency table:
236  *  - init buddy vs.
237  *    - new PA
238  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
239  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
240  *    - use inode PA
241  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
242  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
243  *    - discard inode PA
244  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
245  *    - use locality group PA
246  *      again PA-=N must be serialized with init
247  *    - discard locality group PA
248  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
249  *  - new PA vs.
250  *    - use inode PA
251  *      i_data_sem serializes them
252  *    - discard inode PA
253  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
254  *    - use locality group PA
255  *      some mutex should serialize them
256  *    - discard locality group PA
257  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
258  *  - use inode PA
259  *    - use inode PA
260  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
261  *    - discard inode PA
262  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
263  *    - use locality group PA
264  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
265  *    - discard locality group PA
266  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
267  *
268  * now we're ready to make few consequences:
269  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
270  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
271  *  - PA changes only after on-disk bitmap
272  *  - discard must not compete with init. either init is done before
273  *    any discard or they're serialized somehow
274  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
275  *
276  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
277  * in this case, but we should care about concurrent init
278  *
279  */
280
281  /*
282  * Logic in few words:
283  *
284  *  - allocation:
285  *    load group
286  *    find blocks
287  *    mark bits in on-disk bitmap
288  *    release group
289  *
290  *  - use preallocation:
291  *    find proper PA (per-inode or group)
292  *    load group
293  *    mark bits in on-disk bitmap
294  *    release group
295  *    release PA
296  *
297  *  - free:
298  *    load group
299  *    mark bits in on-disk bitmap
300  *    release group
301  *
302  *  - discard preallocations in group:
303  *    mark PAs deleted
304  *    move them onto local list
305  *    load on-disk bitmap
306  *    load group
307  *    remove PA from object (inode or locality group)
308  *    mark free blocks in-core
309  *
310  *  - discard inode's preallocations:
311  */
312
313 /*
314  * Locking rules
315  *
316  * Locks:
317  *  - bitlock on a group        (group)
318  *  - object (inode/locality)   (object)
319  *  - per-pa lock               (pa)
320  *
321  * Paths:
322  *  - new pa
323  *    object
324  *    group
325  *
326  *  - find and use pa:
327  *    pa
328  *
329  *  - release consumed pa:
330  *    pa
331  *    group
332  *    object
333  *
334  *  - generate in-core bitmap:
335  *    group
336  *        pa
337  *
338  *  - discard all for given object (inode, locality group):
339  *    object
340  *        pa
341  *    group
342  *
343  *  - discard all for given group:
344  *    group
345  *        pa
346  *    group
347  *        object
348  *
349  */
350 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
351 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
352 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
353
354 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
355  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
356  * each unique s_blocksize_bits */
357 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
358 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
359
360 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
361         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
362         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
363         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
364 };
365
366 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
367                                         ext4_group_t group);
368 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
369                                                 ext4_group_t group);
370 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
371                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
372
373 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
374 {
375 #if BITS_PER_LONG == 64
376         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
377         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
378 #elif BITS_PER_LONG == 32
379         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
380         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
381 #else
382 #error "how many bits you are?!"
383 #endif
384         return addr;
385 }
386
387 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
388 {
389         /*
390          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
391          * needs unsigned long aligned address
392          */
393         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
394         return ext4_test_bit(bit, addr);
395 }
396
397 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
398 {
399         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
400         ext4_set_bit(bit, addr);
401 }
402
403 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
404 {
405         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
406         ext4_clear_bit(bit, addr);
407 }
408
409 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
410 {
411         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
412         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
413 }
414
415 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
416 {
417         int fix = 0, ret, tmpmax;
418         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
419         tmpmax = max + fix;
420         start += fix;
421
422         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
423         if (ret > max)
424                 return max;
425         return ret;
426 }
427
428 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
429 {
430         int fix = 0, ret, tmpmax;
431         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
432         tmpmax = max + fix;
433         start += fix;
434
435         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
436         if (ret > max)
437                 return max;
438         return ret;
439 }
440
441 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
442 {
443         char *bb;
444
445         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
446         BUG_ON(max == NULL);
447
448         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
449                 *max = 0;
450                 return NULL;
451         }
452
453         /* at order 0 we see each particular block */
454         if (order == 0) {
455                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
456                 return e4b->bd_bitmap;
457         }
458
459         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
460         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
461
462         return bb;
463 }
464
465 #ifdef DOUBLE_CHECK
466 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
467                            int first, int count)
468 {
469         int i;
470         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
471
472         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
473                 return;
474         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
475         for (i = 0; i < count; i++) {
476                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
477                         ext4_fsblk_t blocknr;
478
479                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
480                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
481                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
482                                               inode ? inode->i_ino : 0,
483                                               blocknr,
484                                               "freeing block already freed "
485                                               "(bit %u)",
486                                               first + i);
487                 }
488                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
489         }
490 }
491
492 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
493 {
494         int i;
495
496         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
497                 return;
498         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
499         for (i = 0; i < count; i++) {
500                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
501                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
502         }
503 }
504
505 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
506 {
507         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
508                 unsigned char *b1, *b2;
509                 int i;
510                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
511                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
512                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
513                         if (b1[i] != b2[i]) {
514                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
515                                          "corruption in group %u "
516                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
517                                          "on disk/prealloc",
518                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
519                                 BUG();
520                         }
521                 }
522         }
523 }
524
525 #else
526 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
527                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
528 {
529         return;
530 }
531 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
532                                                 int first, int count)
533 {
534         return;
535 }
536 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
537 {
538         return;
539 }
540 #endif
541
542 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
543
544 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
545 do {                                                                    \
546         if (!(assert)) {                                                \
547                 printk(KERN_EMERG                                       \
548                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
549                         function, file, line, # assert);                \
550                 BUG();                                                  \
551         }                                                               \
552 } while (0)
553
554 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
555                                 const char *function, int line)
556 {
557         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
558         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
559         int max;
560         int max2;
561         int i;
562         int j;
563         int k;
564         int count;
565         struct ext4_group_info *grp;
566         int fragments = 0;
567         int fstart;
568         struct list_head *cur;
569         void *buddy;
570         void *buddy2;
571
572         {
573                 static int mb_check_counter;
574                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
575                         return 0;
576         }
577
578         while (order > 1) {
579                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
580                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
581                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
582                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
583                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
584                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
585
586                 count = 0;
587                 for (i = 0; i < max; i++) {
588
589                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
590                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
591                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
592                                         MB_CHECK_ASSERT(
593                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
594                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
595                                         MB_CHECK_ASSERT(
596                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
597                                 }
598                                 continue;
599                         }
600
601                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
602                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
603                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
604
605                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
606                                 k = (i * (1 << order)) + j;
607                                 MB_CHECK_ASSERT(
608                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
609                         }
610                         count++;
611                 }
612                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
613                 order--;
614         }
615
616         fstart = -1;
617         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
618         for (i = 0; i < max; i++) {
619                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
620                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
621                         if (fstart == -1) {
622                                 fragments++;
623                                 fstart = i;
624                         }
625                         continue;
626                 }
627                 fstart = -1;
628                 /* check used bits only */
629                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
630                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
631                         k = i >> j;
632                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
633                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
634                 }
635         }
636         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
637         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
638
639         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
640         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
641                 ext4_group_t groupnr;
642                 struct ext4_prealloc_space *pa;
643                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
644                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
645                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
646                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
647                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
648         }
649         return 0;
650 }
651 #undef MB_CHECK_ASSERT
652 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
653                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
654 #else
655 #define mb_check_buddy(e4b)
656 #endif
657
658 /*
659  * Divide blocks started from @first with length @len into
660  * smaller chunks with power of 2 blocks.
661  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
662  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
663  */
664 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
665                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
666                                         struct ext4_group_info *grp)
667 {
668         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
669         ext4_grpblk_t min;
670         ext4_grpblk_t max;
671         ext4_grpblk_t chunk;
672         unsigned short border;
673
674         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
675
676         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
677
678         while (len > 0) {
679                 /* find how many blocks can be covered since this position */
680                 max = ffs(first | border) - 1;
681
682                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
683                 min = fls(len) - 1;
684
685                 if (max < min)
686                         min = max;
687                 chunk = 1 << min;
688
689                 /* mark multiblock chunks only */
690                 grp->bb_counters[min]++;
691                 if (min > 0)
692                         mb_clear_bit(first >> min,
693                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
694
695                 len -= chunk;
696                 first += chunk;
697         }
698 }
699
700 /*
701  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
702  * group.
703  */
704 static void
705 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
706 {
707         int i;
708         int bits;
709
710         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
711
712         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
713         for (i = bits; i >= 0; i--) {
714                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
715                         grp->bb_largest_free_order = i;
716                         break;
717                 }
718         }
719 }
720
721 static noinline_for_stack
722 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
723                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
724 {
725         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
726         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
727         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
728         ext4_grpblk_t i = 0;
729         ext4_grpblk_t first;
730         ext4_grpblk_t len;
731         unsigned free = 0;
732         unsigned fragments = 0;
733         unsigned long long period = get_cycles();
734
735         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
736          * of on-disk bitmap and preallocations */
737         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
738         grp->bb_first_free = i;
739         while (i < max) {
740                 fragments++;
741                 first = i;
742                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
743                 len = i - first;
744                 free += len;
745                 if (len > 1)
746                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
747                 else
748                         grp->bb_counters[0]++;
749                 if (i < max)
750                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
751         }
752         grp->bb_fragments = fragments;
753
754         if (free != grp->bb_free) {
755                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
756                                       "block bitmap and bg descriptor "
757                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
758                                       free, grp->bb_free);
759                 /*
760                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
761                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
762                  */
763                 grp->bb_free = free;
764                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp))
765                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
766                                            grp->bb_free);
767                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT, &grp->bb_state);
768         }
769         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
770
771         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
772
773         period = get_cycles() - period;
774         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
775         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
776         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
777         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
778 }
779
780 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
781 {
782         int count;
783         int order = 1;
784         void *buddy;
785
786         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
787                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
788         }
789         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
790         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
791                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
792                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
793
794         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
795                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
796 }
797
798 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
799  * for convenience. The information regarding each group
800  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
801  * block bitmap and buddy information. The information are
802  * stored in the inode as
803  *
804  * {                        page                        }
805  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
806  *
807  *
808  * one block each for bitmap and buddy information.
809  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
810  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
811  * So it can have information regarding groups_per_page which
812  * is blocks_per_page/2
813  *
814  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
815  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
816  */
817
818 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
819 {
820         ext4_group_t ngroups;
821         int blocksize;
822         int blocks_per_page;
823         int groups_per_page;
824         int err = 0;
825         int i;
826         ext4_group_t first_group, group;
827         int first_block;
828         struct super_block *sb;
829         struct buffer_head *bhs;
830         struct buffer_head **bh = NULL;
831         struct inode *inode;
832         char *data;
833         char *bitmap;
834         struct ext4_group_info *grinfo;
835
836         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
837
838         inode = page->mapping->host;
839         sb = inode->i_sb;
840         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
841         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
842         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
843
844         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
845         if (groups_per_page == 0)
846                 groups_per_page = 1;
847
848         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
849         if (groups_per_page > 1) {
850                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
851                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
852                 if (bh == NULL) {
853                         err = -ENOMEM;
854                         goto out;
855                 }
856         } else
857                 bh = &bhs;
858
859         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
860
861         /* read all groups the page covers into the cache */
862         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
863                 if (group >= ngroups)
864                         break;
865
866                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
867                 /*
868                  * If page is uptodate then we came here after online resize
869                  * which added some new uninitialized group info structs, so
870                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
871                  * which may be currently in use by an allocating task.
872                  */
873                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
874                         bh[i] = NULL;
875                         continue;
876                 }
877                 bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group);
878                 if (IS_ERR(bh[i])) {
879                         err = PTR_ERR(bh[i]);
880                         bh[i] = NULL;
881                         goto out;
882                 }
883                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
884         }
885
886         /* wait for I/O completion */
887         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
888                 int err2;
889
890                 if (!bh[i])
891                         continue;
892                 err2 = ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]);
893                 if (!err)
894                         err = err2;
895         }
896
897         first_block = page->index * blocks_per_page;
898         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
899                 group = (first_block + i) >> 1;
900                 if (group >= ngroups)
901                         break;
902
903                 if (!bh[group - first_group])
904                         /* skip initialized uptodate buddy */
905                         continue;
906
907                 if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
908                         /* Skip faulty bitmaps */
909                         continue;
910                 err = 0;
911
912                 /*
913                  * data carry information regarding this
914                  * particular group in the format specified
915                  * above
916                  *
917                  */
918                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
919                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
920
921                 /*
922                  * We place the buddy block and bitmap block
923                  * close together
924                  */
925                 if ((first_block + i) & 1) {
926                         /* this is block of buddy */
927                         BUG_ON(incore == NULL);
928                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
929                                 group, page->index, i * blocksize);
930                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
931                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
932                         grinfo->bb_fragments = 0;
933                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
934                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
935                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
936                         /*
937                          * incore got set to the group block bitmap below
938                          */
939                         ext4_lock_group(sb, group);
940                         /* init the buddy */
941                         memset(data, 0xff, blocksize);
942                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
943                         ext4_unlock_group(sb, group);
944                         incore = NULL;
945                 } else {
946                         /* this is block of bitmap */
947                         BUG_ON(incore != NULL);
948                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
949                                 group, page->index, i * blocksize);
950                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
951
952                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
953                         ext4_lock_group(sb, group);
954                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
955
956                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
957                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
958                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
959                         ext4_unlock_group(sb, group);
960
961                         /* set incore so that the buddy information can be
962                          * generated using this
963                          */
964                         incore = data;
965                 }
966         }
967         SetPageUptodate(page);
968
969 out:
970         if (bh) {
971                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
972                         brelse(bh[i]);
973                 if (bh != &bhs)
974                         kfree(bh);
975         }
976         return err;
977 }
978
979 /*
980  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
981  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
982  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
983  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
984  */
985 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
986                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
987 {
988         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
989         int block, pnum, poff;
990         int blocks_per_page;
991         struct page *page;
992
993         e4b->bd_buddy_page = NULL;
994         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
995
996         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
997         /*
998          * the buddy cache inode stores the block bitmap
999          * and buddy information in consecutive blocks.
1000          * So for each group we need two blocks.
1001          */
1002         block = group * 2;
1003         pnum = block / blocks_per_page;
1004         poff = block % blocks_per_page;
1005         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1006         if (!page)
1007                 return -ENOMEM;
1008         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1009         e4b->bd_bitmap_page = page;
1010         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1011
1012         if (blocks_per_page >= 2) {
1013                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1014                 return 0;
1015         }
1016
1017         block++;
1018         pnum = block / blocks_per_page;
1019         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1020         if (!page)
1021                 return -ENOMEM;
1022         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1023         e4b->bd_buddy_page = page;
1024         return 0;
1025 }
1026
1027 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1028 {
1029         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1030                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1031                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1032         }
1033         if (e4b->bd_buddy_page) {
1034                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1035                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1036         }
1037 }
1038
1039 /*
1040  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1041  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1042  * calling this routine!
1043  */
1044 static noinline_for_stack
1045 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1046 {
1047
1048         struct ext4_group_info *this_grp;
1049         struct ext4_buddy e4b;
1050         struct page *page;
1051         int ret = 0;
1052
1053         might_sleep();
1054         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1055         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1056         /*
1057          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1058          * page which map to the group from which we are already
1059          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1060          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1061          * would have pinned buddy page to page cache.
1062          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1063          * page accessed.
1064          */
1065         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1066         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1067                 /*
1068                  * somebody initialized the group
1069                  * return without doing anything
1070                  */
1071                 goto err;
1072         }
1073
1074         page = e4b.bd_bitmap_page;
1075         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1076         if (ret)
1077                 goto err;
1078         if (!PageUptodate(page)) {
1079                 ret = -EIO;
1080                 goto err;
1081         }
1082
1083         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1084                 /*
1085                  * If both the bitmap and buddy are in
1086                  * the same page we don't need to force
1087                  * init the buddy
1088                  */
1089                 ret = 0;
1090                 goto err;
1091         }
1092         /* init buddy cache */
1093         page = e4b.bd_buddy_page;
1094         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1095         if (ret)
1096                 goto err;
1097         if (!PageUptodate(page)) {
1098                 ret = -EIO;
1099                 goto err;
1100         }
1101 err:
1102         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1103         return ret;
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1108  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1109  * calling this routine!
1110  */
1111 static noinline_for_stack int
1112 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1113                                         struct ext4_buddy *e4b)
1114 {
1115         int blocks_per_page;
1116         int block;
1117         int pnum;
1118         int poff;
1119         struct page *page;
1120         int ret;
1121         struct ext4_group_info *grp;
1122         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1123         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1124
1125         might_sleep();
1126         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1127
1128         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1129         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1130
1131         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1132         e4b->bd_info = grp;
1133         e4b->bd_sb = sb;
1134         e4b->bd_group = group;
1135         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1136         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1137
1138         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1139                 /*
1140                  * we need full data about the group
1141                  * to make a good selection
1142                  */
1143                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1144                 if (ret)
1145                         return ret;
1146         }
1147
1148         /*
1149          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1150          * and buddy information in consecutive blocks.
1151          * So for each group we need two blocks.
1152          */
1153         block = group * 2;
1154         pnum = block / blocks_per_page;
1155         poff = block % blocks_per_page;
1156
1157         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1158          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1159         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1160         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1161                 if (page)
1162                         /*
1163                          * drop the page reference and try
1164                          * to get the page with lock. If we
1165                          * are not uptodate that implies
1166                          * somebody just created the page but
1167                          * is yet to initialize the same. So
1168                          * wait for it to initialize.
1169                          */
1170                         page_cache_release(page);
1171                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1172                 if (page) {
1173                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1174                         if (!PageUptodate(page)) {
1175                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1176                                 if (ret) {
1177                                         unlock_page(page);
1178                                         goto err;
1179                                 }
1180                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1181                                                (poff * sb->s_blocksize));
1182                         }
1183                         unlock_page(page);
1184                 }
1185         }
1186         if (page == NULL) {
1187                 ret = -ENOMEM;
1188                 goto err;
1189         }
1190         if (!PageUptodate(page)) {
1191                 ret = -EIO;
1192                 goto err;
1193         }
1194
1195         /* Pages marked accessed already */
1196         e4b->bd_bitmap_page = page;
1197         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1198
1199         block++;
1200         pnum = block / blocks_per_page;
1201         poff = block % blocks_per_page;
1202
1203         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1204         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1205                 if (page)
1206                         page_cache_release(page);
1207                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1208                 if (page) {
1209                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1210                         if (!PageUptodate(page)) {
1211                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1212                                 if (ret) {
1213                                         unlock_page(page);
1214                                         goto err;
1215                                 }
1216                         }
1217                         unlock_page(page);
1218                 }
1219         }
1220         if (page == NULL) {
1221                 ret = -ENOMEM;
1222                 goto err;
1223         }
1224         if (!PageUptodate(page)) {
1225                 ret = -EIO;
1226                 goto err;
1227         }
1228
1229         /* Pages marked accessed already */
1230         e4b->bd_buddy_page = page;
1231         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1232
1233         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1234         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1235
1236         return 0;
1237
1238 err:
1239         if (page)
1240                 page_cache_release(page);
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         e4b->bd_buddy = NULL;
1246         e4b->bd_bitmap = NULL;
1247         return ret;
1248 }
1249
1250 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1251 {
1252         if (e4b->bd_bitmap_page)
1253                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1254         if (e4b->bd_buddy_page)
1255                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1256 }
1257
1258
1259 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1260 {
1261         int order = 1;
1262         void *bb;
1263
1264         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1265         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1266
1267         bb = e4b->bd_buddy;
1268         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1269                 block = block >> 1;
1270                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1271                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1272                         return order;
1273                 }
1274                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1275                 order++;
1276         }
1277         return 0;
1278 }
1279
1280 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1281 {
1282         __u32 *addr;
1283
1284         len = cur + len;
1285         while (cur < len) {
1286                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1287                         /* fast path: clear whole word at once */
1288                         addr = bm + (cur >> 3);
1289                         *addr = 0;
1290                         cur += 32;
1291                         continue;
1292                 }
1293                 mb_clear_bit(cur, bm);
1294                 cur++;
1295         }
1296 }
1297
1298 /* clear bits in given range
1299  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1300  */
1301 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1302 {
1303         __u32 *addr;
1304         int zero_bit = -1;
1305
1306         len = cur + len;
1307         while (cur < len) {
1308                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1309                         /* fast path: clear whole word at once */
1310                         addr = bm + (cur >> 3);
1311                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1312                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1313                         *addr = 0;
1314                         cur += 32;
1315                         continue;
1316                 }
1317                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1318                         zero_bit = cur;
1319                 cur++;
1320         }
1321
1322         return zero_bit;
1323 }
1324
1325 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1326 {
1327         __u32 *addr;
1328
1329         len = cur + len;
1330         while (cur < len) {
1331                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1332                         /* fast path: set whole word at once */
1333                         addr = bm + (cur >> 3);
1334                         *addr = 0xffffffff;
1335                         cur += 32;
1336                         continue;
1337                 }
1338                 mb_set_bit(cur, bm);
1339                 cur++;
1340         }
1341 }
1342
1343 /*
1344  * _________________________________________________________________ */
1345
1346 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1347 {
1348         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1349                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1350                 (*bit) -= side;
1351                 return 1;
1352         }
1353         else {
1354                 (*bit) += side;
1355                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1356                 return -1;
1357         }
1358 }
1359
1360 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1361 {
1362         int max;
1363         int order = 1;
1364         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1365
1366         while (buddy) {
1367                 void *buddy2;
1368
1369                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1370                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1371                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1372                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1373                  * align with upper layer and then go up.
1374                  * Releasing entire group is all about clearing
1375                  * single bit of highest order buddy.
1376                  */
1377
1378                 /* Example:
1379                  * ---------------------------------
1380                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1381                  * ---------------------------------
1382                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1383                  * ---------------------------------
1384                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1385                  *      \_____________________/
1386                  *
1387                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1388                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1389                  * decrease bb_counters and extend range to
1390                  * [0; 6]
1391                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1392                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1393                  * [0; 5].
1394                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1395                  */
1396
1397
1398                 if (first & 1)
1399                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1400                 if (!(last & 1))
1401                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1402                 if (first > last)
1403                         break;
1404                 order++;
1405
1406                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1407                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1408                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1409                         break;
1410                 }
1411                 first >>= 1;
1412                 last >>= 1;
1413                 buddy = buddy2;
1414         }
1415 }
1416
1417 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1418                            int first, int count)
1419 {
1420         int left_is_free = 0;
1421         int right_is_free = 0;
1422         int block;
1423         int last = first + count - 1;
1424         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1425
1426         if (WARN_ON(count == 0))
1427                 return;
1428         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1429         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1430         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1431         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1432                 return;
1433
1434         mb_check_buddy(e4b);
1435         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1436
1437         e4b->bd_info->bb_free += count;
1438         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1439                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1440
1441         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1442          * clear range and then check right neighbour
1443          */
1444         if (first != 0)
1445                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1446         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1447         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1448                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1449
1450         if (unlikely(block != -1)) {
1451                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1452                 ext4_fsblk_t blocknr;
1453
1454                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1455                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1456                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1457                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1458                                       blocknr,
1459                                       "freeing already freed block "
1460                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1461                                       block);
1462                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))
1463                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
1464                                            e4b->bd_info->bb_free);
1465                 /* Mark the block group as corrupt. */
1466                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1467                         &e4b->bd_info->bb_state);
1468                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1469                 goto done;
1470         }
1471
1472         /* let's maintain fragments counter */
1473         if (left_is_free && right_is_free)
1474                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1475         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1476                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1477
1478         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1479          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1480          * zero order checks.
1481          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1482          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1483          */
1484         if (first & 1) {
1485                 first += !left_is_free;
1486                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1487         }
1488         if (!(last & 1)) {
1489                 last -= !right_is_free;
1490                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1491         }
1492
1493         if (first <= last)
1494                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1495
1496 done:
1497         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1498         mb_check_buddy(e4b);
1499 }
1500
1501 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1502                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1503 {
1504         int next = block;
1505         int max, order;
1506         void *buddy;
1507
1508         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1509         BUG_ON(ex == NULL);
1510
1511         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1512         BUG_ON(buddy == NULL);
1513         BUG_ON(block >= max);
1514         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1515                 ex->fe_len = 0;
1516                 ex->fe_start = 0;
1517                 ex->fe_group = 0;
1518                 return 0;
1519         }
1520
1521         /* find actual order */
1522         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1523         block = block >> order;
1524
1525         ex->fe_len = 1 << order;
1526         ex->fe_start = block << order;
1527         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1528
1529         /* calc difference from given start */
1530         next = next - ex->fe_start;
1531         ex->fe_len -= next;
1532         ex->fe_start += next;
1533
1534         while (needed > ex->fe_len &&
1535                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1536
1537                 if (block + 1 >= max)
1538                         break;
1539
1540                 next = (block + 1) * (1 << order);
1541                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1542                         break;
1543
1544                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1545
1546                 block = next >> order;
1547                 ex->fe_len += 1 << order;
1548         }
1549
1550         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1551         return ex->fe_len;
1552 }
1553
1554 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1555 {
1556         int ord;
1557         int mlen = 0;
1558         int max = 0;
1559         int cur;
1560         int start = ex->fe_start;
1561         int len = ex->fe_len;
1562         unsigned ret = 0;
1563         int len0 = len;
1564         void *buddy;
1565
1566         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1567         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1568         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1569         mb_check_buddy(e4b);
1570         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1571
1572         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1573         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1574                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1575
1576         /* let's maintain fragments counter */
1577         if (start != 0)
1578                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1579         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1580                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1581         if (mlen && max)
1582                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1583         else if (!mlen && !max)
1584                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1585
1586         /* let's maintain buddy itself */
1587         while (len) {
1588                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1589
1590                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1591                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1592                         mlen = 1 << ord;
1593                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1594                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1595                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1596                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1597                         start += mlen;
1598                         len -= mlen;
1599                         BUG_ON(len < 0);
1600                         continue;
1601                 }
1602
1603                 /* store for history */
1604                 if (ret == 0)
1605                         ret = len | (ord << 16);
1606
1607                 /* we have to split large buddy */
1608                 BUG_ON(ord <= 0);
1609                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1610                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1611                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1612
1613                 ord--;
1614                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1615                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1616                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1617                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1618                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1619                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1620         }
1621         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1622
1623         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1624         mb_check_buddy(e4b);
1625
1626         return ret;
1627 }
1628
1629 /*
1630  * Must be called under group lock!
1631  */
1632 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1633                                         struct ext4_buddy *e4b)
1634 {
1635         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1636         int ret;
1637
1638         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1639         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1640
1641         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1642         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1643         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1644
1645         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1646          * allocated blocks for history */
1647         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1648
1649         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1650         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1651         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1652
1653         /*
1654          * take the page reference. We want the page to be pinned
1655          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1656          * group until we update the bitmap. That would mean we
1657          * double allocate blocks. The reference is dropped
1658          * in ext4_mb_release_context
1659          */
1660         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1661         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1662         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1663         get_page(ac->ac_buddy_page);
1664         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1665         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1666                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1667                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1668                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1669                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1670         }
1671 }
1672
1673 /*
1674  * regular allocator, for general purposes allocation
1675  */
1676
1677 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1678                                         struct ext4_buddy *e4b,
1679                                         int finish_group)
1680 {
1681         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1682         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1683         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1684         struct ext4_free_extent ex;
1685         int max;
1686
1687         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1688                 return;
1689         /*
1690          * We don't want to scan for a whole year
1691          */
1692         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1693                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1694                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1695                 return;
1696         }
1697
1698         /*
1699          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1700          */
1701         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1702                 return;
1703
1704         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1705                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1706                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1707                  * when it was found (within this lock-unlock
1708                  * period or not) */
1709                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1710                 if (max >= gex->fe_len) {
1711                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1712                         return;
1713                 }
1714         }
1715 }
1716
1717 /*
1718  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1719  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1720  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1721  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1722  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1723  * mballoc can't find good enough extent.
1724  *
1725  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1726  */
1727 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1728                                         struct ext4_free_extent *ex,
1729                                         struct ext4_buddy *e4b)
1730 {
1731         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1732         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1733
1734         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1735         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1736         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1737         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1738
1739         ac->ac_found++;
1740
1741         /*
1742          * The special case - take what you catch first
1743          */
1744         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1745                 *bex = *ex;
1746                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1747                 return;
1748         }
1749
1750         /*
1751          * Let's check whether the chuck is good enough
1752          */
1753         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1754                 *bex = *ex;
1755                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1756                 return;
1757         }
1758
1759         /*
1760          * If this is first found extent, just store it in the context
1761          */
1762         if (bex->fe_len == 0) {
1763                 *bex = *ex;
1764                 return;
1765         }
1766
1767         /*
1768          * If new found extent is better, store it in the context
1769          */
1770         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1771                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1772                  * larger than previous best one is better */
1773                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1774                         *bex = *ex;
1775         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1776                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1777                  * an extent that still satisfy the request, but is
1778                  * smaller than previous one */
1779                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1780                         *bex = *ex;
1781         }
1782
1783         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1784 }
1785
1786 static noinline_for_stack
1787 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1788                                         struct ext4_buddy *e4b)
1789 {
1790         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1791         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1792         int max;
1793         int err;
1794
1795         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1796         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1797         if (err)
1798                 return err;
1799
1800         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1801         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1802
1803         if (max > 0) {
1804                 ac->ac_b_ex = ex;
1805                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1806         }
1807
1808         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1809         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1810
1811         return 0;
1812 }
1813
1814 static noinline_for_stack
1815 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1816                                 struct ext4_buddy *e4b)
1817 {
1818         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1819         int max;
1820         int err;
1821         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1822         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1823         struct ext4_free_extent ex;
1824
1825         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1826                 return 0;
1827         if (grp->bb_free == 0)
1828                 return 0;
1829
1830         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1831         if (err)
1832                 return err;
1833
1834         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1835                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1836                 return 0;
1837         }
1838
1839         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1840         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1841                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1842         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1843
1844         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1845                 ext4_fsblk_t start;
1846
1847                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1848                         ex.fe_start;
1849                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1850                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1851                         ac->ac_found++;
1852                         ac->ac_b_ex = ex;
1853                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1854                 }
1855         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1856                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1857                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1858                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1859                 ac->ac_found++;
1860                 ac->ac_b_ex = ex;
1861                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1862         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1863                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1864                  * number of blocks to an existing extent */
1865                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1866                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1867                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1868                 ac->ac_found++;
1869                 ac->ac_b_ex = ex;
1870                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1871         }
1872         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1873         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1874
1875         return 0;
1876 }
1877
1878 /*
1879  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1880  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1881  */
1882 static noinline_for_stack
1883 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1884                                         struct ext4_buddy *e4b)
1885 {
1886         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1887         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1888         void *buddy;
1889         int i;
1890         int k;
1891         int max;
1892
1893         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1894         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1895                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1896                         continue;
1897
1898                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1899                 BUG_ON(buddy == NULL);
1900
1901                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1902                 BUG_ON(k >= max);
1903
1904                 ac->ac_found++;
1905
1906                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1907                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1908                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1909
1910                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1911
1912                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1913
1914                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1915                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1916
1917                 break;
1918         }
1919 }
1920
1921 /*
1922  * The routine scans the group and measures all found extents.
1923  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1924  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1925  */
1926 static noinline_for_stack
1927 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1928                                         struct ext4_buddy *e4b)
1929 {
1930         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1931         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1932         struct ext4_free_extent ex;
1933         int i;
1934         int free;
1935
1936         free = e4b->bd_info->bb_free;
1937         BUG_ON(free <= 0);
1938
1939         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1940
1941         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1942                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1943                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1944                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1945                         /*
1946                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1947                          * free blocks even though group info says we
1948                          * we have free blocks
1949                          */
1950                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1951                                         "%d free clusters as per "
1952                                         "group info. But bitmap says 0",
1953                                         free);
1954                         break;
1955                 }
1956
1957                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1958                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1959                 if (free < ex.fe_len) {
1960                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1961                                         "%d free clusters as per "
1962                                         "group info. But got %d blocks",
1963                                         free, ex.fe_len);
1964                         /*
1965                          * The number of free blocks differs. This mostly
1966                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1967                          * without claiming the space.
1968                          */
1969                         break;
1970                 }
1971                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1972                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1973
1974                 i += ex.fe_len;
1975                 free -= ex.fe_len;
1976         }
1977
1978         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1979 }
1980
1981 /*
1982  * This is a special case for storages like raid5
1983  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1984  */
1985 static noinline_for_stack
1986 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1987                                  struct ext4_buddy *e4b)
1988 {
1989         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1990         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1991         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1992         struct ext4_free_extent ex;
1993         ext4_fsblk_t first_group_block;
1994         ext4_fsblk_t a;
1995         ext4_grpblk_t i;
1996         int max;
1997
1998         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1999
2000         /* find first stripe-aligned block in group */
2001         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2002
2003         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2004         do_div(a, sbi->s_stripe);
2005         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2006
2007         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2008                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2009                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2010                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2011                                 ac->ac_found++;
2012                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2013                                 ac->ac_b_ex = ex;
2014                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2015                                 break;
2016                         }
2017                 }
2018                 i += sbi->s_stripe;
2019         }
2020 }
2021
2022 /*
2023  * This is now called BEFORE we load the buddy bitmap.
2024  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2025  * for the allocation or not. In addition it can also return negative
2026  * error code when something goes wrong.
2027  */
2028 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2029                                 ext4_group_t group, int cr)
2030 {
2031         unsigned free, fragments;
2032         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2033         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2034
2035         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2036
2037         free = grp->bb_free;
2038         if (free == 0)
2039                 return 0;
2040         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2041                 return 0;
2042
2043         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2044                 return 0;
2045
2046         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2047         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2048                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
2049                 if (ret)
2050                         return ret;
2051         }
2052
2053         fragments = grp->bb_fragments;
2054         if (fragments == 0)
2055                 return 0;
2056
2057         switch (cr) {
2058         case 0:
2059                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2060
2061                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2062                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2063                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2064                     ((group % flex_size) == 0))
2065                         return 0;
2066
2067                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2068                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2069                         return 1;
2070
2071                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2072                         return 0;
2073
2074                 return 1;
2075         case 1:
2076                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2077                         return 1;
2078                 break;
2079         case 2:
2080                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2081                         return 1;
2082                 break;
2083         case 3:
2084                 return 1;
2085         default:
2086                 BUG();
2087         }
2088
2089         return 0;
2090 }
2091
2092 static noinline_for_stack int
2093 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2094 {
2095         ext4_group_t ngroups, group, i;
2096         int cr;
2097         int err = 0, first_err = 0;
2098         struct ext4_sb_info *sbi;
2099         struct super_block *sb;
2100         struct ext4_buddy e4b;
2101
2102         sb = ac->ac_sb;
2103         sbi = EXT4_SB(sb);
2104         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2105         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2106         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2107                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2108
2109         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2110
2111         /* first, try the goal */
2112         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2113         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2114                 goto out;
2115
2116         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2117                 goto out;
2118
2119         /*
2120          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2121          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2122          * try exact allocation using buddy.
2123          */
2124         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2125         ac->ac_2order = 0;
2126         /*
2127          * We search using buddy data only if the order of the request
2128          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2129          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2130          */
2131         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2132                 /*
2133                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2134                  */
2135                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2136                         ac->ac_2order = i - 1;
2137         }
2138
2139         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2140         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2141                 /* TBD: may be hot point */
2142                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2143                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2144                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2145                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2146         }
2147
2148         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2149         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2150         /*
2151          * cr == 0 try to get exact allocation,
2152          * cr == 3  try to get anything
2153          */
2154 repeat:
2155         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2156                 ac->ac_criteria = cr;
2157                 /*
2158                  * searching for the right group start
2159                  * from the goal value specified
2160                  */
2161                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2162
2163                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2164                         int ret = 0;
2165                         cond_resched();
2166                         /*
2167                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2168                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2169                          */
2170                         if (group >= ngroups)
2171                                 group = 0;
2172
2173                         /* This now checks without needing the buddy page */
2174                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2175                         if (ret <= 0) {
2176                                 if (!first_err)
2177                                         first_err = ret;
2178                                 continue;
2179                         }
2180
2181                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2182                         if (err)
2183                                 goto out;
2184
2185                         ext4_lock_group(sb, group);
2186
2187                         /*
2188                          * We need to check again after locking the
2189                          * block group
2190                          */
2191                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2192                         if (ret <= 0) {
2193                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2194                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2195                                 if (!first_err)
2196                                         first_err = ret;
2197                                 continue;
2198                         }
2199
2200                         ac->ac_groups_scanned++;
2201                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2202                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2203                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2204                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2205                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2206                         else
2207                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2208
2209                         ext4_unlock_group(sb, group);
2210                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2211
2212                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2213                                 break;
2214                 }
2215         }
2216
2217         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2218             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2219                 /*
2220                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2221                  * the best chunk we've found so far
2222                  */
2223
2224                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2225                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2226                         /*
2227                          * Someone more lucky has already allocated it.
2228                          * The only thing we can do is just take first
2229                          * found block(s)
2230                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2231                          */
2232                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2233                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2234                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2235                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2236                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2237                         cr = 3;
2238                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2239                         goto repeat;
2240                 }
2241         }
2242 out:
2243         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2244                 err = first_err;
2245         return err;
2246 }
2247
2248 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2249 {
2250         struct super_block *sb = seq->private;
2251         ext4_group_t group;
2252
2253         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2254                 return NULL;
2255         group = *pos + 1;
2256         return (void *) ((unsigned long) group);
2257 }
2258
2259 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2260 {
2261         struct super_block *sb = seq->private;
2262         ext4_group_t group;
2263
2264         ++*pos;
2265         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2266                 return NULL;
2267         group = *pos + 1;
2268         return (void *) ((unsigned long) group);
2269 }
2270
2271 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2272 {
2273         struct super_block *sb = seq->private;
2274         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2275         int i;
2276         int err, buddy_loaded = 0;
2277         struct ext4_buddy e4b;
2278         struct ext4_group_info *grinfo;
2279         struct sg {
2280                 struct ext4_group_info info;
2281                 ext4_grpblk_t counters[16];
2282         } sg;
2283
2284         group--;
2285         if (group == 0)
2286                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2287                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2288                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]");
2289
2290         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2291                 sizeof(struct ext4_group_info);
2292         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2293         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2294         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2295                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2296                 if (err) {
2297                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2298                         return 0;
2299                 }
2300                 buddy_loaded = 1;
2301         }
2302
2303         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2304
2305         if (buddy_loaded)
2306                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2307
2308         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2309                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2310         for (i = 0; i <= 13; i++)
2311                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2312                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2313         seq_printf(seq, " ]\n");
2314
2315         return 0;
2316 }
2317
2318 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2319 {
2320 }
2321
2322 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2323         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2324         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2325         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2326         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2327 };
2328
2329 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2330 {
2331         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2332         int rc;
2333
2334         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2335         if (rc == 0) {
2336                 struct seq_file *m = file->private_data;
2337                 m->private = sb;
2338         }
2339         return rc;
2340
2341 }
2342
2343 const struct file_operations ext4_seq_mb_groups_fops = {
2344         .owner          = THIS_MODULE,
2345         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2346         .read           = seq_read,
2347         .llseek         = seq_lseek,
2348         .release        = seq_release,
2349 };
2350
2351 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2352 {
2353         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2354         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2355
2356         BUG_ON(!cachep);
2357         return cachep;
2358 }
2359
2360 /*
2361  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2362  * of groups
2363  */
2364 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2365 {
2366         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2367         unsigned size;
2368         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2369
2370         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2371                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2372         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2373                 return 0;
2374
2375         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2376         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2377         if (!new_groupinfo) {
2378                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2379                 return -ENOMEM;
2380         }
2381         if (sbi->s_group_info) {
2382                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2383                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2384                 kvfree(sbi->s_group_info);
2385         }
2386         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2387         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2388         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2389                    sbi->s_group_info_size);
2390         return 0;
2391 }
2392
2393 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2394 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2395                           struct ext4_group_desc *desc)
2396 {
2397         int i;
2398         int metalen = 0;
2399         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2400         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2401         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2402
2403         /*
2404          * First check if this group is the first of a reserved block.
2405          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2406          * to ext4_group_info structures
2407          */
2408         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2409                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2410                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2411                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2412                 if (meta_group_info == NULL) {
2413                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2414                                  "for a buddy group");
2415                         goto exit_meta_group_info;
2416                 }
2417                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2418                         meta_group_info;
2419         }
2420
2421         meta_group_info =
2422                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2423         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2424
2425         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2426         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2427                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2428                 goto exit_group_info;
2429         }
2430         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2431                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2432
2433         /*
2434          * initialize bb_free to be able to skip
2435          * empty groups without initialization
2436          */
2437         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2438                 meta_group_info[i]->bb_free =
2439                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2440         } else {
2441                 meta_group_info[i]->bb_free =
2442                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2443         }
2444
2445         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2446         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2447         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2448         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2449
2450 #ifdef DOUBLE_CHECK
2451         {
2452                 struct buffer_head *bh;
2453                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2454                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2455                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2456                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2457                 BUG_ON(IS_ERR_OR_NULL(bh));
2458                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2459                         sb->s_blocksize);
2460                 put_bh(bh);
2461         }
2462 #endif
2463
2464         return 0;
2465
2466 exit_group_info:
2467         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2468         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2469                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2470                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2471         }
2472 exit_meta_group_info:
2473         return -ENOMEM;
2474 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2475
2476 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2477 {
2478         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2479         ext4_group_t i;
2480         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2481         int err;
2482         struct ext4_group_desc *desc;
2483         struct kmem_cache *cachep;
2484
2485         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2486         if (err)
2487                 return err;
2488
2489         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2490         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2491                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2492                 goto err_freesgi;
2493         }
2494         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2495          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2496          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2497          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2498         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2499         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2500         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2501                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2502                 if (desc == NULL) {
2503                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2504                         goto err_freebuddy;
2505                 }
2506                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2507                         goto err_freebuddy;
2508         }
2509
2510         return 0;
2511
2512 err_freebuddy:
2513         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2514         while (i-- > 0)
2515                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2516         i = sbi->s_group_info_size;
2517         while (i-- > 0)
2518                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2519         iput(sbi->s_buddy_cache);
2520 err_freesgi:
2521         kvfree(sbi->s_group_info);
2522         return -ENOMEM;
2523 }
2524
2525 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2526 {
2527         int i;
2528
2529         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2530                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2531                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2532                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2533         }
2534 }
2535
2536 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2537 {
2538         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2539         int slab_size;
2540         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2541         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2542         struct kmem_cache *cachep;
2543
2544         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2545                 return -EINVAL;
2546
2547         if (unlikely(cache_index < 0))
2548                 cache_index = 0;
2549
2550         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2551         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2552                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2553                 return 0;       /* Already created */
2554         }
2555
2556         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2557                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2558
2559         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2560                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2561                                         NULL);
2562
2563         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2564
2565         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2566         if (!cachep) {
2567                 printk(KERN_EMERG
2568                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2569                 return -ENOMEM;
2570         }
2571
2572         return 0;
2573 }
2574
2575 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2576 {
2577         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2578         unsigned i, j;
2579         unsigned offset;
2580         unsigned max;
2581         int ret;
2582
2583         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2584
2585         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2586         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2587                 ret = -ENOMEM;
2588                 goto out;
2589         }
2590
2591         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2592         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2593         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2594                 ret = -ENOMEM;
2595                 goto out;
2596         }
2597
2598         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2599         if (ret < 0)
2600                 goto out;
2601
2602         /* order 0 is regular bitmap */
2603         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2604         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2605
2606         i = 1;
2607         offset = 0;
2608         max = sb->s_blocksize << 2;
2609         do {
2610                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2611                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2612                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2613                 max = max >> 1;
2614                 i++;
2615         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2616
2617         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2618         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2619
2620         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2621         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2622         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2623         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2624         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2625         /*
2626          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2627          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2628          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2629          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2630          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2631          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2632          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2633          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2634          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2635          * which seems reasonable as a default.
2636          */
2637         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2638                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2639         /*
2640          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2641          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2642          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2643          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2644          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2645          * the stripes.
2646          */
2647         if (sbi->s_stripe > 1) {
2648                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2649                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2650         }
2651
2652         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2653         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2654                 ret = -ENOMEM;
2655                 goto out;
2656         }
2657         for_each_possible_cpu(i) {
2658                 struct ext4_locality_group *lg;
2659                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2660                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2661                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2662                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2663                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2664         }
2665
2666         /* init file for buddy data */
2667         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2668         if (ret != 0)
2669                 goto out_free_locality_groups;
2670
2671         return 0;
2672
2673 out_free_locality_groups:
2674         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2675         sbi->s_locality_groups = NULL;
2676 out:
2677         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2678         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2679         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2680         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2681         return ret;
2682 }
2683
2684 /* need to called with the ext4 group lock held */
2685 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2686 {
2687         struct ext4_prealloc_space *pa;
2688         struct list_head *cur, *tmp;
2689         int count = 0;
2690
2691         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2692                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2693                 list_del(&pa->pa_group_list);
2694                 count++;
2695                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2696         }
2697         if (count)
2698                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2699
2700 }
2701
2702 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2703 {
2704         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2705         ext4_group_t i;
2706         int num_meta_group_infos;
2707         struct ext4_group_info *grinfo;
2708         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2709         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2710
2711         if (sbi->s_group_info) {
2712                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2713                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2714 #ifdef DOUBLE_CHECK
2715                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2716 #endif
2717                         ext4_lock_group(sb, i);
2718                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2719                         ext4_unlock_group(sb, i);
2720                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2721                 }
2722                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2723                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2724                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2725                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2726                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2727                 kvfree(sbi->s_group_info);
2728         }
2729         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2730         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2731         iput(sbi->s_buddy_cache);
2732         if (sbi->s_mb_stats) {
2733                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2734                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2735                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2736                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2737                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2738                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2739                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2740                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2741                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2742                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2743                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2744                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2745                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2746                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2747                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2748                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2749                                 sbi->s_mb_generation_time);
2750                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2751                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2752                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2753                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2754         }
2755
2756         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2757
2758         return 0;
2759 }
2760
2761 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2762                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2763 {
2764         ext4_fsblk_t discard_block;
2765
2766         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2767                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2768         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2769         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2770                         (unsigned long long) discard_block, count);
2771         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2772 }
2773
2774 /*
2775  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2776  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2777  */
2778 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2779                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2780                                     int rc)
2781 {
2782         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2783         struct ext4_buddy e4b;
2784         struct ext4_group_info *db;
2785         int err, count = 0, count2 = 0;
2786
2787         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2788                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2789
2790         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2791                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2792                                          entry->efd_start_cluster,
2793                                          entry->efd_count);
2794                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2795                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2796                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2797                                  " with %d", entry->efd_group,
2798                                  entry->efd_start_cluster,
2799                                  entry->efd_count, err);
2800         }
2801
2802         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2803         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2804         BUG_ON(err != 0);
2805
2806
2807         db = e4b.bd_info;
2808         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2809         count += entry->efd_count;
2810         count2++;
2811         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2812         /* Take it out of per group rb tree */
2813         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2814         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2815
2816         /*
2817          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2818          * ext4_trim_fs can trim it.
2819          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2820          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2821          */
2822         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2823                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2824
2825         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2826                 /* No more items in the per group rb tree
2827                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2828                  */
2829                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2830                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2831         }
2832         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2833         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2834         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2835
2836         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2837 }
2838
2839 int __init ext4_init_mballoc(void)
2840 {
2841         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2842                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2843         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2844                 return -ENOMEM;
2845
2846         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2847                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2848         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2849                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2850                 return -ENOMEM;
2851         }
2852
2853         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2854                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2855         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2856                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2857                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2858                 return -ENOMEM;
2859         }
2860         return 0;
2861 }
2862
2863 void ext4_exit_mballoc(void)
2864 {
2865         /*
2866          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2867          * before destroying the slab cache.
2868          */
2869         rcu_barrier();
2870         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2871         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2872         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2873         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2874 }
2875
2876
2877 /*
2878  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2879  * Returns 0 if success or error code
2880  */
2881 static noinline_for_stack int
2882 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2883                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2884 {
2885         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2886         struct ext4_group_desc *gdp;
2887         struct buffer_head *gdp_bh;
2888         struct ext4_sb_info *sbi;
2889         struct super_block *sb;
2890         ext4_fsblk_t block;
2891         int err, len;
2892
2893         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2894         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2895
2896         sb = ac->ac_sb;
2897         sbi = EXT4_SB(sb);
2898
2899         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2900         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
2901                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
2902                 goto out_err;
2903         }
2904
2905         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2906         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2907         if (err)
2908                 goto out_err;
2909
2910         err = -EIO;
2911         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2912         if (!gdp)
2913                 goto out_err;
2914
2915         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2916                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2917
2918         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2919         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2920         if (err)
2921                 goto out_err;
2922
2923         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2924
2925         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2926         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2927                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2928                            "fs metadata", block, block+len);
2929                 /* File system mounted not to panic on error
2930                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2931                  * We leak some of the blocks here.
2932                  */
2933                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2934                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2935                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2936                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2937                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2938                 if (!err)
2939                         err = -EAGAIN;
2940                 goto out_err;
2941         }
2942
2943         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2944 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2945         {
2946                 int i;
2947                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2948                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2949                                                 bitmap_bh->b_data));
2950                 }
2951         }
2952 #endif
2953         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2954                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2955         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2956                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2957                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2958                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2959                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2960         }
2961         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2962         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2963         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2964         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2965
2966         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2967         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2968         /*
2969          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2970          */
2971         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2972                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2973                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2974                                    reserv_clstrs);
2975
2976         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2977                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2978                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2979                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2980                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2981         }
2982
2983         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2984         if (err)
2985                 goto out_err;
2986         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2987
2988 out_err:
2989         brelse(bitmap_bh);
2990         return err;
2991 }
2992
2993 /*
2994  * here we normalize request for locality group
2995  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2996  * s_strip if we set the same via mount option.
2997  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2998  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2999  *
3000  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3001  */
3002 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3003 {
3004         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3005         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3006
3007         BUG_ON(lg == NULL);
3008         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3009         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
3010                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
3011 }
3012
3013 /*
3014  * Normalization means making request better in terms of
3015  * size and alignment
3016  */
3017 static noinline_for_stack void
3018 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3019                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3020 {
3021         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3022         int bsbits, max;
3023         ext4_lblk_t end;
3024         loff_t size, start_off;
3025         loff_t orig_size __maybe_unused;
3026         ext4_lblk_t start;
3027         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3028         struct ext4_prealloc_space *pa;
3029
3030         /* do normalize only data requests, metadata requests
3031            do not need preallocation */
3032         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3033                 return;
3034
3035         /* sometime caller may want exact blocks */
3036         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3037                 return;
3038
3039         /* caller may indicate that preallocation isn't
3040          * required (it's a tail, for example) */
3041         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3042                 return;
3043
3044         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3045                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3046                 return ;
3047         }
3048
3049         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3050
3051         /* first, let's learn actual file size
3052          * given current request is allocated */
3053         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3054         size = size << bsbits;
3055         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3056                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3057         orig_size = size;
3058
3059         /* max size of free chunks */
3060         max = 2 << bsbits;
3061
3062 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3063                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3064
3065         /* first, try to predict filesize */
3066         /* XXX: should this table be tunable? */
3067         start_off = 0;
3068         if (size <= 16 * 1024) {
3069                 size = 16 * 1024;
3070         } else if (size <= 32 * 1024) {
3071                 size = 32 * 1024;
3072         } else if (size <= 64 * 1024) {
3073                 size = 64 * 1024;
3074         } else if (size <= 128 * 1024) {
3075                 size = 128 * 1024;
3076         } else if (size <= 256 * 1024) {
3077                 size = 256 * 1024;
3078         } else if (size <= 512 * 1024) {
3079                 size = 512 * 1024;
3080         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3081                 size = 1024 * 1024;
3082         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3083                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3084                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3085                 size = 2 * 1024 * 1024;
3086         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3087                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3088                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3089                 size = 4 * 1024 * 1024;
3090         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3091                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3092                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3093                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3094                 size = 8 * 1024 * 1024;
3095         } else {
3096                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3097                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3098                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3099         }
3100         size = size >> bsbits;
3101         start = start_off >> bsbits;
3102
3103         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3104         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3105                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3106                 start = ar->lleft + 1;
3107         }
3108         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3109                 size -= start + size - ar->lright;
3110
3111         end = start + size;
3112
3113         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3114         rcu_read_lock();
3115         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3116                 ext4_lblk_t pa_end;
3117
3118                 if (pa->pa_deleted)
3119                         continue;
3120                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3121                 if (pa->pa_deleted) {
3122                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3123                         continue;
3124                 }
3125
3126                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3127                                                   pa->pa_len);
3128
3129                 /* PA must not overlap original request */
3130                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3131                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3132
3133                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3134                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3135                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3136                         continue;
3137                 }
3138                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3139
3140                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3141                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3142                         BUG_ON(pa_end < start);
3143                         start = pa_end;
3144                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3145                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3146                         end = pa->pa_lstart;
3147                 }
3148                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3149         }
3150         rcu_read_unlock();
3151         size = end - start;
3152
3153         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3154         rcu_read_lock();
3155         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3156                 ext4_lblk_t pa_end;
3157
3158                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3159                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3160                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3161                                                           pa->pa_len);
3162                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3163                 }
3164                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3165         }
3166         rcu_read_unlock();
3167
3168         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3169                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3170                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3171                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3172                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3173                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3174                 BUG();
3175         }
3176         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3177
3178         /* now prepare goal request */
3179
3180         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3181          * placement or satisfy big request as is */
3182         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3183         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3184
3185         /* define goal start in order to merge */
3186         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3187                 /* merge to the right */
3188                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3189                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3190                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3191                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3192         }
3193         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3194                 /* merge to the left */
3195                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3196                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3197                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3198                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3199         }
3200
3201         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3202                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3203 }
3204
3205 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3206 {
3207         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3208
3209         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3210                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3211                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3212                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3213                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3214                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3215                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3216                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3217                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3218                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3219                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3220         }
3221
3222         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3223                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3224         else
3225                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3226 }
3227
3228 /*
3229  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3230  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3231  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3232  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3233  */
3234 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3235 {
3236         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3237         struct ext4_buddy e4b;
3238         int err;
3239
3240         if (pa == NULL) {
3241                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3242                         return;
3243                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3244                 if (err) {
3245                         /*
3246                          * This should never happen since we pin the
3247                          * pages in the ext4_allocation_context so
3248                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3249                          */
3250                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3251                         return;
3252                 }
3253                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3254                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3255                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3256                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3257                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3258                 return;
3259         }
3260         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3261                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3262 }
3263
3264 /*
3265  * use blocks preallocated to inode
3266  */
3267 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3268                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3269 {
3270         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3271         ext4_fsblk_t start;
3272         ext4_fsblk_t end;
3273         int len;
3274
3275         /* found preallocated blocks, use them */
3276         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3277         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3278                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3279         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3280         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3281                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3282         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3283         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3284         ac->ac_pa = pa;
3285
3286         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3287         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3288         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3289         pa->pa_free -= len;
3290
3291         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3292 }
3293
3294 /*
3295  * use blocks preallocated to locality group
3296  */
3297 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3298                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3299 {
3300         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3301
3302         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3303                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3304                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3305         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3306         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3307         ac->ac_pa = pa;
3308
3309         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3310          * possible race when the group is being loaded concurrently
3311          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3312          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3313          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3314          */
3315         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3316 }
3317
3318 /*
3319  * Return the prealloc space that have minimal distance
3320  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3321  * space that is having currently known minimal distance
3322  * from the goal block.
3323  */
3324 static struct ext4_prealloc_space *
3325 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3326                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3327                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3328 {
3329         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3330
3331         if (cpa == NULL) {
3332                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3333                 return pa;
3334         }
3335         cur_distance = abs64(goal_block - cpa->pa_pstart);
3336         new_distance = abs64(goal_block - pa->pa_pstart);
3337
3338         if (cur_distance <= new_distance)
3339                 return cpa;
3340
3341         /* drop the previous reference */
3342         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3343         atomic_inc(&pa->pa_count);
3344         return pa;
3345 }
3346
3347 /*
3348  * search goal blocks in preallocated space
3349  */
3350 static noinline_for_stack int
3351 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3352 {
3353         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3354         int order, i;
3355         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3356         struct ext4_locality_group *lg;
3357         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3358         ext4_fsblk_t goal_block;
3359
3360         /* only data can be preallocated */
3361         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3362                 return 0;
3363
3364         /* first, try per-file preallocation */
3365         rcu_read_lock();
3366         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3367
3368                 /* all fields in this condition don't change,
3369                  * so we can skip locking for them */
3370                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3371                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3372                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3373                         continue;
3374
3375                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3376                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3377                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3378                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3379                         continue;
3380
3381                 /* found preallocated blocks, use them */
3382                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3383                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3384                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3385                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3386                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3387                         ac->ac_criteria = 10;
3388                         rcu_read_unlock();
3389                         return 1;
3390                 }
3391                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3392         }
3393         rcu_read_unlock();
3394
3395         /* can we use group allocation? */
3396         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3397                 return 0;
3398
3399         /* inode may have no locality group for some reason */
3400         lg = ac->ac_lg;
3401         if (lg == NULL)
3402                 return 0;
3403         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3404         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3405                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3406                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3407
3408         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3409         /*
3410          * search for the prealloc space that is having
3411          * minimal distance from the goal block.
3412          */
3413         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3414                 rcu_read_lock();
3415                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3416                                         pa_inode_list) {
3417                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3418                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3419                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3420
3421                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3422                                                                 pa, cpa);
3423                         }
3424                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3425                 }
3426                 rcu_read_unlock();
3427         }
3428         if (cpa) {
3429                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3430                 ac->ac_criteria = 20;
3431                 return 1;
3432         }
3433         return 0;
3434 }
3435
3436 /*
3437  * the function goes through all block freed in the group
3438  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3439  * buddy must be generated from this bitmap
3440  * Need to be called with the ext4 group lock held
3441  */
3442 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3443                                                 ext4_group_t group)
3444 {
3445         struct rb_node *n;
3446         struct ext4_group_info *grp;
3447         struct ext4_free_data *entry;
3448
3449         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3450         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3451
3452         while (n) {
3453                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3454                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3455                 n = rb_next(n);
3456         }
3457         return;
3458 }
3459
3460 /*
3461  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3462  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3463  * Need to be called with ext4 group lock held
3464  */
3465 static noinline_for_stack
3466 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3467                                         ext4_group_t group)
3468 {
3469         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3470         struct ext4_prealloc_space *pa;
3471         struct list_head *cur;
3472         ext4_group_t groupnr;
3473         ext4_grpblk_t start;
3474         int preallocated = 0;
3475         int len;
3476
3477         /* all form of preallocation discards first load group,
3478          * so the only competing code is preallocation use.
3479          * we don't need any locking here
3480          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3481          * otherwise we could leave used blocks available for
3482          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3483          * is dropping preallocation
3484          */
3485         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3486                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3487                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3488                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3489                                              &groupnr, &start);
3490                 len = pa->pa_len;
3491                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3492                 if (unlikely(len == 0))
3493                         continue;
3494                 BUG_ON(groupnr != group);
3495                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3496                 preallocated += len;
3497         }
3498         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3499 }
3500
3501 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3502 {
3503         struct ext4_prealloc_space *pa;
3504         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3505
3506         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3507         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3508         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3509 }
3510
3511 /*
3512  * drops a reference to preallocated space descriptor
3513  * if this was the last reference and the space is consumed
3514  */
3515 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3516                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3517 {
3518         ext4_group_t grp;
3519         ext4_fsblk_t grp_blk;
3520
3521         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3522         spin_lock(&pa->pa_lock);
3523         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3524                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3525                 return;
3526         }
3527
3528         if (pa->pa_deleted == 1) {
3529                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3530                 return;
3531         }
3532
3533         pa->pa_deleted = 1;
3534         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3535
3536         grp_blk = pa->pa_pstart;
3537         /*
3538          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3539          * next group when pa is used up
3540          */
3541         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3542                 grp_blk--;
3543
3544         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3545
3546         /*
3547          * possible race:
3548          *
3549          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3550          *                                      find block B in PA
3551          *  copy on-disk bitmap to buddy
3552          *                                      mark B in on-disk bitmap
3553          *                                      drop PA from group
3554          *  mark all PAs in buddy
3555          *
3556          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3557          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3558          * against that pair
3559          */
3560         ext4_lock_group(sb, grp);
3561         list_del(&pa->pa_group_list);
3562         ext4_unlock_group(sb, grp);
3563
3564         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3565         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3566         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3567
3568         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3569 }
3570
3571 /*
3572  * creates new preallocated space for given inode
3573  */
3574 static noinline_for_stack int
3575 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3576 {
3577         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3578         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3579         struct ext4_prealloc_space *pa;
3580         struct ext4_group_info *grp;
3581         struct ext4_inode_info *ei;
3582
3583         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3584         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3585         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3586         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3587
3588         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3589         if (pa == NULL)
3590                 return -ENOMEM;
3591
3592         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3593                 int winl;
3594                 int wins;
3595                 int win;
3596                 int offs;
3597
3598                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3599                  * so, found space must get proper lstart
3600                  * to cover original request */
3601                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3602                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3603
3604                 /* we're limited by original request in that
3605                  * logical block must be covered any way
3606                  * winl is window we can move our chunk within */
3607                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3608
3609                 /* also, we should cover whole original request */
3610                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3611
3612                 /* the smallest one defines real window */
3613                 win = min(winl, wins);
3614
3615                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3616                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3617                 if (offs && offs < win)
3618                         win = offs;
3619
3620                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3621                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3622                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3623                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3624         }
3625
3626         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3627          * allocated blocks for history */
3628         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3629
3630         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3631         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3632         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3633         pa->pa_free = pa->pa_len;
3634         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3635         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3636         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3637         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3638         pa->pa_deleted = 0;
3639         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3640
3641         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3642                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3643         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3644
3645         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3646         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3647
3648         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3649         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3650
3651         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3652         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3653
3654         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3655         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3656         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3657
3658         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3659         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3660         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3661
3662         return 0;
3663 }
3664
3665 /*
3666  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3667  */
3668 static noinline_for_stack int
3669 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3670 {
3671         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3672         struct ext4_locality_group *lg;
3673         struct ext4_prealloc_space *pa;
3674         struct ext4_group_info *grp;
3675
3676         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3677         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3678         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3679         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3680
3681         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3682         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3683         if (pa == NULL)
3684                 return -ENOMEM;
3685
3686         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3687          * allocated blocks for history */
3688         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3689
3690         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3691         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3692         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3693         pa->pa_free = pa->pa_len;
3694         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3695         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3696         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3697         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3698         pa->pa_deleted = 0;
3699         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3700
3701         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3702                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3703         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3704
3705         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3706         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3707
3708         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3709         lg = ac->ac_lg;
3710         BUG_ON(lg == NULL);
3711
3712         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3713         pa->pa_inode = NULL;
3714
3715         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3716         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3717         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3718
3719         /*
3720          * We will later add the new pa to the right bucket
3721          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3722          */
3723         return 0;
3724 }
3725
3726 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3727 {
3728         int err;
3729
3730         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3731                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3732         else
3733                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3734         return err;
3735 }
3736
3737 /*
3738  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3739  * in-core bitmap and buddy.
3740  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3741  * nobody else can find/use it.
3742  * the caller MUST hold group/inode locks.
3743  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3744  */
3745 static noinline_for_stack int
3746 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3747                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3748 {
3749         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3750         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3751         unsigned int end;
3752         unsigned int next;
3753         ext4_group_t group;
3754         ext4_grpblk_t bit;
3755         unsigned long long grp_blk_start;
3756         int err = 0;
3757         int free = 0;
3758
3759         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3760         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3761         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3762         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3763         end = bit + pa->pa_len;
3764
3765         while (bit < end) {
3766                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3767                 if (bit >= end)
3768                         break;
3769                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3770                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3771                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3772                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3773                 free += next - bit;
3774
3775                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3776                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3777                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3778                                                next - bit);
3779                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3780                 bit = next + 1;
3781         }
3782         if (free != pa->pa_free) {
3783                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3784                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3785                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3786                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3787                          (unsigned long) pa->pa_len);
3788                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3789                                         free, pa->pa_free);
3790                 /*
3791                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3792                  * from the bitmap and continue.
3793                  */
3794         }
3795         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3796
3797         return err;
3798 }
3799
3800 static noinline_for_stack int
3801 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3802                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3803 {
3804         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3805         ext4_group_t group;
3806         ext4_grpblk_t bit;
3807
3808         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3809         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3810         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3811         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3812         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3813         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3814         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3815
3816         return 0;
3817 }
3818
3819 /*
3820  * releases all preallocations in given group
3821  *
3822  * first, we need to decide discard policy:
3823  * - when do we discard
3824  *   1) ENOSPC
3825  * - how many do we discard
3826  *   1) how many requested
3827  */
3828 static noinline_for_stack int
3829 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3830                                         ext4_group_t group, int needed)
3831 {
3832         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3833         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3834         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3835         struct list_head list;
3836         struct ext4_buddy e4b;
3837         int err;
3838         int busy = 0;
3839         int free = 0;
3840
3841         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3842
3843         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3844                 return 0;
3845
3846         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3847         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3848                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3849                 ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
3850                            err, group);
3851                 return 0;
3852         }
3853
3854         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3855         if (err) {
3856                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3857                 put_bh(bitmap_bh);
3858                 return 0;
3859         }
3860
3861         if (needed == 0)
3862                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3863
3864         INIT_LIST_HEAD(&list);
3865 repeat:
3866         ext4_lock_group(sb, group);
3867         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3868                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3869                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3870                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3871                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3872                         busy = 1;
3873                         continue;
3874                 }
3875                 if (pa->pa_deleted) {
3876                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3877                         continue;
3878                 }
3879
3880                 /* seems this one can be freed ... */
3881                 pa->pa_deleted = 1;
3882
3883                 /* we can trust pa_free ... */
3884                 free += pa->pa_free;
3885
3886                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3887
3888                 list_del(&pa->pa_group_list);
3889                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3890         }
3891
3892         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3893         if (free < needed && busy) {
3894                 busy = 0;
3895                 ext4_unlock_group(sb, group);
3896                 cond_resched();
3897                 goto repeat;
3898         }
3899
3900         /* found anything to free? */
3901         if (list_empty(&list)) {
3902                 BUG_ON(free != 0);
3903                 goto out;
3904         }
3905
3906         /* now free all selected PAs */
3907         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3908
3909                 /* remove from object (inode or locality group) */
3910                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3911                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3912                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3913
3914                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3915                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3916                 else
3917                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3918
3919                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3920                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3921         }
3922
3923 out:
3924         ext4_unlock_group(sb, group);
3925         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3926         put_bh(bitmap_bh);
3927         return free;
3928 }
3929
3930 /*
3931  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3932  *
3933  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3934  * We don't want another block to be served from the prealloc
3935  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3936  *
3937  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3938  */
3939 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3940 {
3941         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3942         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3943         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3944         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3945         ext4_group_t group = 0;
3946         struct list_head list;
3947         struct ext4_buddy e4b;
3948         int err;
3949
3950         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3951                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3952                 return;
3953         }
3954
3955         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3956         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3957
3958         INIT_LIST_HEAD(&list);
3959
3960 repeat:
3961         /* first, collect all pa's in the inode */
3962         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3963         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3964                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3965                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3966                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3967                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3968                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3969                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3970                          * use preallocation while we're discarding it */
3971                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3972                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3973                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3974                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3975                         WARN_ON(1);
3976                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3977                         goto repeat;
3978
3979                 }
3980                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3981                         pa->pa_deleted = 1;
3982                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3983                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3984                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3985                         continue;
3986                 }
3987
3988                 /* someone is deleting pa right now */
3989                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3990                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3991
3992                 /* we have to wait here because pa_deleted
3993                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3994                  * the list. as we might be called from
3995                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3996                  * and concurrent thread which is unlinking
3997                  * pa from inode's list may access already
3998                  * freed memory, bad-bad-bad */
3999
4000                 /* XXX: if this happens too often, we can
4001                  * add a flag to force wait only in case
4002                  * of ->clear_inode(), but not in case of
4003                  * regular truncate */
4004                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4005                 goto repeat;
4006         }
4007         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4008
4009         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4010                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4011                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4012
4013                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4014                 if (err) {
4015                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4016                                         group);
4017                         continue;
4018                 }
4019
4020                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4021                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4022                         err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4023                         ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
4024                                         err, group);
4025                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4026                         continue;
4027                 }
4028
4029                 ext4_lock_group(sb, group);
4030                 list_del(&pa->pa_group_list);
4031                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4032                 ext4_unlock_group(sb, group);
4033
4034                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4035                 put_bh(bitmap_bh);
4036
4037                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4038                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4039         }
4040 }
4041
4042 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4043 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4044 {
4045         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4046         ext4_group_t ngroups, i;
4047
4048         if (!ext4_mballoc_debug ||
4049             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4050                 return;
4051
4052         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4053                         " Allocation context details:");
4054         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4055                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4056         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4057                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4058                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4059                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4060                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4061                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4062                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4063                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4064                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4065                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4066                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4067                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4068                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4069                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4070                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4071                         (int)ac->ac_criteria);
4072         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4073         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4074         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4075         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4076                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4077                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4078                 ext4_grpblk_t start;
4079                 struct list_head *cur;
4080                 ext4_lock_group(sb, i);
4081                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4082                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4083                                         pa_group_list);
4084                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4085                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4086                                                      NULL, &start);
4087                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4088                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4089                                start, pa->pa_len);
4090                 }
4091                 ext4_unlock_group(sb, i);
4092
4093                 if (grp->bb_free == 0)
4094                         continue;
4095                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4096                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4097         }
4098         printk(KERN_ERR "\n");
4099 }
4100 #else
4101 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4102 {
4103         return;
4104 }
4105 #endif
4106
4107 /*
4108  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4109  * file is determined by the current size or the resulting size after
4110  * allocation which ever is larger
4111  *
4112  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4113  */
4114 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4115 {
4116         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4117         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4118         loff_t size, isize;
4119
4120         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4121                 return;
4122
4123         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4124                 return;
4125
4126         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4127         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4128                 >> bsbits;
4129
4130         if ((size == isize) &&
4131             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4132             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4133                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4134                 return;
4135         }
4136
4137         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4138                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4139                 return;
4140         }
4141
4142         /* don't use group allocation for large files */
4143         size = max(size, isize);
4144         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4145                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4146                 return;
4147         }
4148
4149         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4150         /*
4151          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4152          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4153          * request from multiple CPUs.
4154          */
4155         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4156
4157         /* we're going to use group allocation */
4158         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4159
4160         /* serialize all allocations in the group */
4161         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4162 }
4163
4164 static noinline_for_stack int
4165 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4166                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4167 {
4168         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4169         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4170         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4171         ext4_group_t group;
4172         unsigned int len;
4173         ext4_fsblk_t goal;
4174         ext4_grpblk_t block;
4175
4176         /* we can't allocate > group size */
4177         len = ar->len;
4178
4179         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4180         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4181                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4182
4183         /* start searching from the goal */
4184         goal = ar->goal;
4185         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4186                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4187                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4188         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4189
4190         /* set up allocation goals */
4191         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4192         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4193         ac->ac_sb = sb;
4194         ac->ac_inode = ar->inode;
4195         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4196         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4197         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4198         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4199         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4200         ac->ac_flags = ar->flags;
4201
4202         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4203          * locality group. this is a policy, actually */
4204         ext4_mb_group_or_file(ac);
4205
4206         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4207                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4208                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4209                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4210                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4211                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4212                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4213         return 0;
4214
4215 }
4216
4217 static noinline_for_stack void
4218 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4219                                         struct ext4_locality_group *lg,
4220                                         int order, int total_entries)
4221 {
4222         ext4_group_t group = 0;
4223         struct ext4_buddy e4b;
4224         struct list_head discard_list;
4225         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4226
4227         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4228
4229         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4230
4231         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4232         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4233                                                 pa_inode_list) {
4234                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4235                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4236                         /*
4237                          * This is the pa that we just used
4238                          * for block allocation. So don't
4239                          * free that
4240                          */
4241                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4242                         continue;
4243                 }
4244                 if (pa->pa_deleted) {
4245                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4246                         continue;
4247                 }
4248                 /* only lg prealloc space */
4249                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4250
4251                 /* seems this one can be freed ... */
4252                 pa->pa_deleted = 1;
4253                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4254
4255                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4256                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4257
4258                 total_entries--;
4259                 if (total_entries <= 5) {
4260                         /*
4261                          * we want to keep only 5 entries
4262                          * allowing it to grow to 8. This
4263                          * mak sure we don't call discard
4264                          * soon for this list.
4265                          */
4266                         break;
4267                 }
4268         }
4269         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4270
4271         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4272
4273                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4274                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4275                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4276                                         group);
4277                         continue;
4278                 }
4279                 ext4_lock_group(sb, group);
4280                 list_del(&pa->pa_group_list);
4281                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4282                 ext4_unlock_group(sb, group);
4283
4284                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4285                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4286                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4287         }
4288 }
4289
4290 /*
4291  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4292  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4293  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4294  *
4295  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4296  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4297  */
4298
4299 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4300 {
4301         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4302         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4303         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4304         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4305
4306         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4307         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4308                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4309                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4310         /* Add the prealloc space to lg */
4311         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4312         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4313                                                 pa_inode_list) {
4314                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4315                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4316                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4317                         continue;
4318                 }
4319                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4320                         /* Add to the tail of the previous entry */
4321                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4322                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4323                         added = 1;
4324                         /*
4325                          * we want to count the total
4326                          * number of entries in the list
4327                          */
4328                 }
4329                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4330                 lg_prealloc_count++;
4331         }
4332         if (!added)
4333                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4334                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4335         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4336
4337         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4338         if (lg_prealloc_count > 8) {
4339                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4340                                                   order, lg_prealloc_count);
4341                 return;
4342         }
4343         return ;
4344 }
4345
4346 /*
4347  * release all resource we used in allocation
4348  */
4349 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4350 {
4351         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4352         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4353         if (pa) {
4354                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4355                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4356                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4357                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4358                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4359                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4360                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4361                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4362                 }
4363         }
4364         if (pa) {
4365                 /*
4366                  * We want to add the pa to the right bucket.
4367                  * Remove it from the list and while adding
4368                  * make sure the list to which we are adding
4369                  * doesn't grow big.
4370                  */
4371                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4372                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4373                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4374                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4375                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4376                 }
4377                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4378         }
4379         if (ac->ac_bitmap_page)
4380                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4381         if (ac->ac_buddy_page)
4382                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4383         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4384                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4385         ext4_mb_collect_stats(ac);
4386         return 0;
4387 }
4388
4389 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4390 {
4391         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4392         int ret;
4393         int freed = 0;
4394
4395         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4396         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4397                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4398                 freed += ret;
4399                 needed -= ret;
4400         }
4401
4402         return freed;
4403 }
4404
4405 /*
4406  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4407  * it tries to use preallocation first, then falls back
4408  * to usual allocation
4409  */
4410 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4411                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4412 {
4413         int freed;
4414         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4415         struct ext4_sb_info *sbi;
4416         struct super_block *sb;
4417         ext4_fsblk_t block = 0;
4418         unsigned int inquota = 0;
4419         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4420
4421         might_sleep();
4422         sb = ar->inode->i_sb;
4423         sbi = EXT4_SB(sb);
4424
4425         trace_ext4_request_blocks(ar);
4426
4427         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4428         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4429                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4430
4431         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4432                 /* Without delayed allocation we need to verify
4433                  * there is enough free blocks to do block allocation
4434                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4435                  */
4436                 while (ar->len &&
4437                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4438
4439                         /* let others to free the space */
4440                         cond_resched();
4441                         ar->len = ar->len >> 1;
4442                 }
4443                 if (!ar->len) {
4444                         *errp = -ENOSPC;
4445                         return 0;
4446                 }
4447                 reserv_clstrs = ar->len;
4448                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4449                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4450                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4451                 } else {
4452                         while (ar->len &&
4453                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4454                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4455
4456                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4457                                 ar->len--;
4458                         }
4459                 }
4460                 inquota = ar->len;
4461                 if (ar->len == 0) {
4462                         *errp = -EDQUOT;
4463                         goto out;
4464                 }
4465         }
4466
4467         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4468         if (!ac) {
4469                 ar->len = 0;
4470                 *errp = -ENOMEM;
4471                 goto out;
4472         }
4473
4474         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4475         if (*errp) {
4476                 ar->len = 0;
4477                 goto out;
4478         }
4479
4480         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4481         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4482                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4483                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4484 repeat:
4485                 /* allocate space in core */
4486                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4487                 if (*errp)
4488                         goto discard_and_exit;
4489
4490                 /* as we've just preallocated more space than
4491                  * user requested originally, we store allocated
4492                  * space in a special descriptor */
4493                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4494                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4495                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4496                 if (*errp) {
4497                 discard_and_exit:
4498                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4499                         goto errout;
4500                 }
4501         }
4502         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4503                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4504                 if (*errp == -EAGAIN) {
4505                         /*
4506                          * drop the reference that we took
4507                          * in ext4_mb_use_best_found
4508                          */
4509                         ext4_mb_release_context(ac);
4510                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4511                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4512                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4513                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4514                         goto repeat;
4515                 } else if (*errp) {
4516                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4517                         goto errout;
4518                 } else {
4519                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4520                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4521                 }
4522         } else {
4523                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4524                 if (freed)
4525                         goto repeat;
4526                 *errp = -ENOSPC;
4527         }
4528
4529 errout:
4530         if (*errp) {
4531                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4532                 ar->len = 0;
4533                 ext4_mb_show_ac(ac);
4534         }
4535         ext4_mb_release_context(ac);
4536 out:
4537         if (ac)
4538                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4539         if (inquota && ar->len < inquota)
4540                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4541         if (!ar->len) {
4542                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4543                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4544                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4545                                                 reserv_clstrs);
4546         }
4547
4548         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4549
4550         return block;
4551 }
4552
4553 /*
4554  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4555  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4556  * AND the blocks are associated with the same group.
4557  */
4558 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4559                         struct ext4_free_data *entry2)
4560 {
4561         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4562             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4563             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4564                 return 1;
4565         return 0;
4566 }
4567
4568 static noinline_for_stack int
4569 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4570                       struct ext4_free_data *new_entry)
4571 {
4572         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4573         ext4_grpblk_t cluster;
4574         struct ext4_free_data *entry;
4575         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4576         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4577         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4578         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4579         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4580
4581         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4582         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4583         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4584
4585         new_node = &new_entry->efd_node;
4586         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4587
4588         if (!*n) {
4589                 /* first free block exent. We need to
4590                    protect buddy cache from being freed,
4591                  * otherwise we'll refresh it from
4592                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4593                  * blocks */
4594                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4595                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4596         }
4597         while (*n) {
4598                 parent = *n;
4599                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4600                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4601                         n = &(*n)->rb_left;
4602                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4603                         n = &(*n)->rb_right;
4604                 else {
4605                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4606                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4607                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4608                                 "Block already on to-be-freed list");
4609                         return 0;
4610                 }
4611         }
4612
4613         rb_link_node(new_node, parent, n);
4614         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4615
4616         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4617         node = rb_prev(new_node);
4618         if (node) {
4619                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4620                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4621                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4622                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4623                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4624                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4625                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4626                 }
4627         }
4628
4629         node = rb_next(new_node);
4630         if (node) {
4631                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4632                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4633                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4634                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4635                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4636                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4637                 }
4638         }
4639         /* Add the extent to transaction's private list */
4640         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4641                                   &new_entry->efd_jce);
4642         return 0;
4643 }
4644
4645 /**
4646  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4647  * @handle:             handle for this transaction
4648  * @inode:              inode
4649  * @block:              start physical block to free
4650  * @count:              number of blocks to count
4651  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4652  */
4653 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4654                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4655                       unsigned long count, int flags)
4656 {
4657         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4658         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4659         struct ext4_group_desc *gdp;
4660         unsigned int overflow;
4661         ext4_grpblk_t bit;
4662         struct buffer_head *gd_bh;
4663         ext4_group_t block_group;
4664         struct ext4_sb_info *sbi;
4665         struct ext4_buddy e4b;
4666         unsigned int count_clusters;
4667         int err = 0;
4668         int ret;
4669
4670         might_sleep();
4671         if (bh) {
4672                 if (block)
4673                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4674                 else
4675                         block = bh->b_blocknr;
4676         }
4677
4678         sbi = EXT4_SB(sb);
4679         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4680             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4681                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4682                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4683                 goto error_return;
4684         }
4685
4686         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4687         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4688
4689         if (bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4690                 BUG_ON(count > 1);
4691
4692                 ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4693                             inode, bh, block);
4694         }
4695
4696         /*
4697          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4698          * after the transaction is committed, which we can do by
4699          * treating the block as metadata, below.  We make an
4700          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4701          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4702          */
4703         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4704                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4705
4706         /*
4707          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4708          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4709          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4710          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4711          * requested to avoid doing so.
4712          */
4713         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4714         if (overflow) {
4715                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4716                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4717                         block += overflow;
4718                         if (count > overflow)
4719                                 count -= overflow;
4720                         else
4721                                 return;
4722                 } else {
4723                         block -= overflow;
4724                         count += overflow;
4725                 }
4726         }
4727         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4728         if (overflow) {
4729                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4730                         if (count > overflow)
4731                                 count -= overflow;
4732                         else
4733                                 return;
4734                 } else
4735                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4736         }
4737
4738         if (!bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4739                 int i;
4740
4741                 for (i = 0; i < count; i++) {
4742                         cond_resched();
4743                         bh = sb_find_get_block(inode->i_sb, block + i);
4744                         if (!bh)
4745                                 continue;
4746                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4747                                     inode, bh, block + i);
4748                 }
4749         }
4750
4751 do_more:
4752         overflow = 0;
4753         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4754
4755         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4756                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4757                 return;
4758
4759         /*
4760          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4761          * boundary.
4762          */
4763         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4764                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4765                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4766                 count -= overflow;
4767         }
4768         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4769         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4770         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4771                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4772                 goto error_return;
4773         }
4774         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4775         if (!gdp) {
4776                 err = -EIO;
4777                 goto error_return;
4778         }
4779
4780         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4781             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4782             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4783                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4784             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4785                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4786
4787                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4788                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4789                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4790                 goto error_return;
4791         }
4792
4793         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4794         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4795         if (err)
4796                 goto error_return;
4797
4798         /*
4799          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4800          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4801          * using it
4802          */
4803         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4804         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4805         if (err)
4806                 goto error_return;
4807 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4808         {
4809                 int i;
4810                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4811                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4812         }
4813 #endif
4814         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4815
4816         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4817         if (err)
4818                 goto error_return;
4819
4820         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4821                 struct ext4_free_data *new_entry;
4822                 /*
4823                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4824                  * be used until this transaction is committed
4825                  *
4826                  * We use __GFP_NOFAIL because ext4_free_blocks() is not allowed
4827                  * to fail.
4828                  */
4829                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep,
4830                                 GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4831                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4832                 new_entry->efd_group = block_group;
4833                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4834                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4835
4836                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4837                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4838                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4839         } else {
4840                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4841                  * with group lock held. generate_buddy look at
4842                  * them with group lock_held
4843                  */
4844                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4845                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4846                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4847                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4848                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4849                                          " with %d", block_group, bit, count,
4850                                          err);
4851                 } else
4852                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4853
4854                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4855                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4856                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4857         }
4858
4859         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4860         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4861         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4862         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4863         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4864
4865         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4866                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4867                 atomic64_add(count_clusters,
4868                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4869         }
4870
4871         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4872                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4873         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4874
4875         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4876
4877         /* We dirtied the bitmap block */
4878         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4879         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4880
4881         /* And the group descriptor block */
4882         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4883         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4884         if (!err)
4885                 err = ret;
4886
4887         if (overflow && !err) {
4888                 block += count;
4889                 count = overflow;
4890                 put_bh(bitmap_bh);
4891                 goto do_more;
4892         }
4893 error_return:
4894         brelse(bitmap_bh);
4895         ext4_std_error(sb, err);
4896         return;
4897 }
4898
4899 /**
4900  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4901  * @handle:                     handle to this transaction
4902  * @sb:                         super block
4903  * @block:                      start physical block to add to the block group
4904  * @count:                      number of blocks to free
4905  *
4906  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4907  */
4908 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4909                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4910 {
4911         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4912         struct buffer_head *gd_bh;
4913         ext4_group_t block_group;
4914         ext4_grpblk_t bit;
4915         unsigned int i;
4916         struct ext4_group_desc *desc;
4917         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4918         struct ext4_buddy e4b;
4919         int err = 0, ret, blk_free_count;
4920         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4921
4922         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4923
4924         if (count == 0)
4925                 return 0;
4926
4927         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4928         /*
4929          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4930          * boundary.
4931          */
4932         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4933                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4934                              block_group);
4935                 err = -EINVAL;
4936                 goto error_return;
4937         }
4938
4939         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4940         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4941                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4942                 goto error_return;
4943         }
4944
4945         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4946         if (!desc) {
4947                 err = -EIO;
4948                 goto error_return;
4949         }
4950
4951         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4952             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4953             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4954             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4955                      sbi->s_itb_per_group)) {
4956                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4957                            "Block = %llu, count = %lu",
4958                            block, count);
4959                 err = -EINVAL;
4960                 goto error_return;
4961         }
4962
4963         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4964         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4965         if (err)
4966                 goto error_return;
4967
4968         /*
4969          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4970          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4971          * using it
4972          */
4973         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4974         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4975         if (err)
4976                 goto error_return;
4977
4978         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4979                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4980                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4981                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4982                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4983                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4984                 } else {
4985                         blocks_freed++;
4986                 }
4987         }
4988
4989         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4990         if (err)
4991                 goto error_return;
4992
4993         /*
4994          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4995          * with group lock held. generate_buddy look at
4996          * them with group lock_held
4997          */
4998         ext4_lock_group(sb, block_group);
4999         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
5000         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
5001         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
5002         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
5003         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
5004         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
5005         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5006         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
5007                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
5008
5009         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5010                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
5011                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
5012                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
5013         }
5014
5015         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5016
5017         /* We dirtied the bitmap block */
5018         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5019         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5020
5021         /* And the group descriptor block */
5022         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5023         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5024         if (!err)
5025                 err = ret;
5026
5027 error_return:
5028         brelse(bitmap_bh);
5029         ext4_std_error(sb, err);
5030         return err;
5031 }
5032
5033 /**
5034  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5035  * @sb:         super block for the file system
5036  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5037  * @count:      number of blocks to TRIM
5038  * @group:      alloc. group we are working with
5039  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5040  *
5041  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5042  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5043  * be called with under the group lock.
5044  */
5045 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5046                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5047 __releases(bitlock)
5048 __acquires(bitlock)
5049 {
5050         struct ext4_free_extent ex;
5051         int ret = 0;
5052
5053         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5054
5055         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5056
5057         ex.fe_start = start;
5058         ex.fe_group = group;
5059         ex.fe_len = count;
5060
5061         /*
5062          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5063          * being trimmed.
5064          */
5065         mb_mark_used(e4b, &ex);
5066         ext4_unlock_group(sb, group);
5067         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
5068         ext4_lock_group(sb, group);
5069         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5070         return ret;
5071 }
5072
5073 /**
5074  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5075  * @sb:                 super block for file system
5076  * @group:              group to be trimmed
5077  * @start:              first group block to examine
5078  * @max:                last group block to examine
5079  * @minblocks:          minimum extent block count
5080  *
5081  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5082  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5083  * the extent.
5084  *
5085  *
5086  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5087  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5088  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5089  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5090  */
5091 static ext4_grpblk_t
5092 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5093                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5094                    ext4_grpblk_t minblocks)
5095 {
5096         void *bitmap;
5097         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5098         struct ext4_buddy e4b;
5099         int ret = 0;
5100
5101         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5102
5103         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5104         if (ret) {
5105                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5106                                 "information for %u", group);
5107                 return ret;
5108         }
5109         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5110
5111         ext4_lock_group(sb, group);
5112         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5113             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5114                 goto out;
5115
5116         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5117                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5118
5119         while (start <= max) {
5120                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5121                 if (start > max)
5122                         break;
5123                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5124
5125                 if ((next - start) >= minblocks) {
5126                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5127                                                next - start, group, &e4b);
5128                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5129                                 break;
5130                         ret = 0;
5131                         count += next - start;
5132                 }
5133                 free_count += next - start;
5134                 start = next + 1;
5135
5136                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5137                         count = -ERESTARTSYS;
5138                         break;
5139                 }
5140
5141                 if (need_resched()) {
5142                         ext4_unlock_group(sb, group);
5143                         cond_resched();
5144                         ext4_lock_group(sb, group);
5145                 }
5146
5147                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5148                         break;
5149         }
5150
5151         if (!ret) {
5152                 ret = count;
5153                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5154         }
5155 out:
5156         ext4_unlock_group(sb, group);
5157         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5158
5159         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5160                 count, group);
5161
5162         return ret;
5163 }
5164
5165 /**
5166  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5167  * @sb:                 superblock for filesystem
5168  * @range:              fstrim_range structure
5169  *
5170  * start:       First Byte to trim
5171  * len:         number of Bytes to trim from start
5172  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5173  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5174  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5175  * is invoked to trim all free space.
5176  */
5177 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5178 {
5179         struct ext4_group_info *grp;
5180         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5181         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5182         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5183         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5184                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5185         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5186         int ret = 0;
5187
5188         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5189         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5190         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5191                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5192
5193         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5194             start >= max_blks ||
5195             range->len < sb->s_blocksize)
5196                 return -EINVAL;
5197         if (end >= max_blks)
5198                 end = max_blks - 1;
5199         if (end <= first_data_blk)
5200                 goto out;
5201         if (start < first_data_blk)
5202                 start = first_data_blk;
5203
5204         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5205         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5206                                      &first_group, &first_cluster);
5207         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5208                                      &last_group, &last_cluster);
5209
5210         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5211         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5212
5213         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5214                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5215                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5216                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5217                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5218                         if (ret)
5219                                 break;
5220                 }
5221
5222                 /*
5223                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5224                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5225                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5226                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5227                  */
5228                 if (group == last_group)
5229                         end = last_cluster;
5230
5231                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5232                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5233                                                 end, minlen);
5234                         if (cnt < 0) {
5235                                 ret = cnt;
5236                                 break;
5237                         }
5238                         trimmed += cnt;
5239                 }
5240
5241                 /*
5242                  * For every group except the first one, we are sure
5243                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5244                  */
5245                 first_cluster = 0;
5246         }
5247
5248         if (!ret)
5249                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5250
5251 out:
5252         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5253         return ret;
5254 }