Merge remote-tracking branch 'lsk/v3.10/topic/arm64-hmp' into linux-linaro-lsk
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / fs / ext4 / ialloc.c
1 /*
2  *  linux/fs/ext4/ialloc.c
3  *
4  * Copyright (C) 1992, 1993, 1994, 1995
5  * Remy Card (card@masi.ibp.fr)
6  * Laboratoire MASI - Institut Blaise Pascal
7  * Universite Pierre et Marie Curie (Paris VI)
8  *
9  *  BSD ufs-inspired inode and directory allocation by
10  *  Stephen Tweedie (sct@redhat.com), 1993
11  *  Big-endian to little-endian byte-swapping/bitmaps by
12  *        David S. Miller (davem@caip.rutgers.edu), 1995
13  */
14
15 #include <linux/time.h>
16 #include <linux/fs.h>
17 #include <linux/jbd2.h>
18 #include <linux/stat.h>
19 #include <linux/string.h>
20 #include <linux/quotaops.h>
21 #include <linux/buffer_head.h>
22 #include <linux/random.h>
23 #include <linux/bitops.h>
24 #include <linux/blkdev.h>
25 #include <asm/byteorder.h>
26
27 #include "ext4.h"
28 #include "ext4_jbd2.h"
29 #include "xattr.h"
30 #include "acl.h"
31
32 #include <trace/events/ext4.h>
33
34 /*
35  * ialloc.c contains the inodes allocation and deallocation routines
36  */
37
38 /*
39  * The free inodes are managed by bitmaps.  A file system contains several
40  * blocks groups.  Each group contains 1 bitmap block for blocks, 1 bitmap
41  * block for inodes, N blocks for the inode table and data blocks.
42  *
43  * The file system contains group descriptors which are located after the
44  * super block.  Each descriptor contains the number of the bitmap block and
45  * the free blocks count in the block.
46  */
47
48 /*
49  * To avoid calling the atomic setbit hundreds or thousands of times, we only
50  * need to use it within a single byte (to ensure we get endianness right).
51  * We can use memset for the rest of the bitmap as there are no other users.
52  */
53 void ext4_mark_bitmap_end(int start_bit, int end_bit, char *bitmap)
54 {
55         int i;
56
57         if (start_bit >= end_bit)
58                 return;
59
60         ext4_debug("mark end bits +%d through +%d used\n", start_bit, end_bit);
61         for (i = start_bit; i < ((start_bit + 7) & ~7UL); i++)
62                 ext4_set_bit(i, bitmap);
63         if (i < end_bit)
64                 memset(bitmap + (i >> 3), 0xff, (end_bit - i) >> 3);
65 }
66
67 /* Initializes an uninitialized inode bitmap */
68 static unsigned ext4_init_inode_bitmap(struct super_block *sb,
69                                        struct buffer_head *bh,
70                                        ext4_group_t block_group,
71                                        struct ext4_group_desc *gdp)
72 {
73         J_ASSERT_BH(bh, buffer_locked(bh));
74
75         /* If checksum is bad mark all blocks and inodes use to prevent
76          * allocation, essentially implementing a per-group read-only flag. */
77         if (!ext4_group_desc_csum_verify(sb, block_group, gdp)) {
78                 ext4_error(sb, "Checksum bad for group %u", block_group);
79                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, 0);
80                 ext4_free_inodes_set(sb, gdp, 0);
81                 ext4_itable_unused_set(sb, gdp, 0);
82                 memset(bh->b_data, 0xff, sb->s_blocksize);
83                 ext4_inode_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bh,
84                                            EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
85                 return 0;
86         }
87
88         memset(bh->b_data, 0, (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) + 7) / 8);
89         ext4_mark_bitmap_end(EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), sb->s_blocksize * 8,
90                         bh->b_data);
91         ext4_inode_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bh,
92                                    EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
93         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
94
95         return EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
96 }
97
98 void ext4_end_bitmap_read(struct buffer_head *bh, int uptodate)
99 {
100         if (uptodate) {
101                 set_buffer_uptodate(bh);
102                 set_bitmap_uptodate(bh);
103         }
104         unlock_buffer(bh);
105         put_bh(bh);
106 }
107
108 /*
109  * Read the inode allocation bitmap for a given block_group, reading
110  * into the specified slot in the superblock's bitmap cache.
111  *
112  * Return buffer_head of bitmap on success or NULL.
113  */
114 static struct buffer_head *
115 ext4_read_inode_bitmap(struct super_block *sb, ext4_group_t block_group)
116 {
117         struct ext4_group_desc *desc;
118         struct buffer_head *bh = NULL;
119         ext4_fsblk_t bitmap_blk;
120
121         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, NULL);
122         if (!desc)
123                 return NULL;
124
125         bitmap_blk = ext4_inode_bitmap(sb, desc);
126         bh = sb_getblk(sb, bitmap_blk);
127         if (unlikely(!bh)) {
128                 ext4_error(sb, "Cannot read inode bitmap - "
129                             "block_group = %u, inode_bitmap = %llu",
130                             block_group, bitmap_blk);
131                 return NULL;
132         }
133         if (bitmap_uptodate(bh))
134                 goto verify;
135
136         lock_buffer(bh);
137         if (bitmap_uptodate(bh)) {
138                 unlock_buffer(bh);
139                 goto verify;
140         }
141
142         ext4_lock_group(sb, block_group);
143         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
144                 ext4_init_inode_bitmap(sb, bh, block_group, desc);
145                 set_bitmap_uptodate(bh);
146                 set_buffer_uptodate(bh);
147                 set_buffer_verified(bh);
148                 ext4_unlock_group(sb, block_group);
149                 unlock_buffer(bh);
150                 return bh;
151         }
152         ext4_unlock_group(sb, block_group);
153
154         if (buffer_uptodate(bh)) {
155                 /*
156                  * if not uninit if bh is uptodate,
157                  * bitmap is also uptodate
158                  */
159                 set_bitmap_uptodate(bh);
160                 unlock_buffer(bh);
161                 goto verify;
162         }
163         /*
164          * submit the buffer_head for reading
165          */
166         trace_ext4_load_inode_bitmap(sb, block_group);
167         bh->b_end_io = ext4_end_bitmap_read;
168         get_bh(bh);
169         submit_bh(READ | REQ_META | REQ_PRIO, bh);
170         wait_on_buffer(bh);
171         if (!buffer_uptodate(bh)) {
172                 put_bh(bh);
173                 ext4_error(sb, "Cannot read inode bitmap - "
174                            "block_group = %u, inode_bitmap = %llu",
175                            block_group, bitmap_blk);
176                 return NULL;
177         }
178
179 verify:
180         ext4_lock_group(sb, block_group);
181         if (!buffer_verified(bh) &&
182             !ext4_inode_bitmap_csum_verify(sb, block_group, desc, bh,
183                                            EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) / 8)) {
184                 ext4_unlock_group(sb, block_group);
185                 put_bh(bh);
186                 ext4_error(sb, "Corrupt inode bitmap - block_group = %u, "
187                            "inode_bitmap = %llu", block_group, bitmap_blk);
188                 return NULL;
189         }
190         ext4_unlock_group(sb, block_group);
191         set_buffer_verified(bh);
192         return bh;
193 }
194
195 /*
196  * NOTE! When we get the inode, we're the only people
197  * that have access to it, and as such there are no
198  * race conditions we have to worry about. The inode
199  * is not on the hash-lists, and it cannot be reached
200  * through the filesystem because the directory entry
201  * has been deleted earlier.
202  *
203  * HOWEVER: we must make sure that we get no aliases,
204  * which means that we have to call "clear_inode()"
205  * _before_ we mark the inode not in use in the inode
206  * bitmaps. Otherwise a newly created file might use
207  * the same inode number (not actually the same pointer
208  * though), and then we'd have two inodes sharing the
209  * same inode number and space on the harddisk.
210  */
211 void ext4_free_inode(handle_t *handle, struct inode *inode)
212 {
213         struct super_block *sb = inode->i_sb;
214         int is_directory;
215         unsigned long ino;
216         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
217         struct buffer_head *bh2;
218         ext4_group_t block_group;
219         unsigned long bit;
220         struct ext4_group_desc *gdp;
221         struct ext4_super_block *es;
222         struct ext4_sb_info *sbi;
223         int fatal = 0, err, count, cleared;
224
225         if (!sb) {
226                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: %s:%d: inode on "
227                        "nonexistent device\n", __func__, __LINE__);
228                 return;
229         }
230         if (atomic_read(&inode->i_count) > 1) {
231                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "%s:%d: inode #%lu: count=%d",
232                          __func__, __LINE__, inode->i_ino,
233                          atomic_read(&inode->i_count));
234                 return;
235         }
236         if (inode->i_nlink) {
237                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "%s:%d: inode #%lu: nlink=%d\n",
238                          __func__, __LINE__, inode->i_ino, inode->i_nlink);
239                 return;
240         }
241         sbi = EXT4_SB(sb);
242
243         ino = inode->i_ino;
244         ext4_debug("freeing inode %lu\n", ino);
245         trace_ext4_free_inode(inode);
246
247         /*
248          * Note: we must free any quota before locking the superblock,
249          * as writing the quota to disk may need the lock as well.
250          */
251         dquot_initialize(inode);
252         ext4_xattr_delete_inode(handle, inode);
253         dquot_free_inode(inode);
254         dquot_drop(inode);
255
256         is_directory = S_ISDIR(inode->i_mode);
257
258         /* Do this BEFORE marking the inode not in use or returning an error */
259         ext4_clear_inode(inode);
260
261         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
262         if (ino < EXT4_FIRST_INO(sb) || ino > le32_to_cpu(es->s_inodes_count)) {
263                 ext4_error(sb, "reserved or nonexistent inode %lu", ino);
264                 goto error_return;
265         }
266         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
267         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
268         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
269         if (!bitmap_bh)
270                 goto error_return;
271
272         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "get_write_access");
273         fatal = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
274         if (fatal)
275                 goto error_return;
276
277         fatal = -ESRCH;
278         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &bh2);
279         if (gdp) {
280                 BUFFER_TRACE(bh2, "get_write_access");
281                 fatal = ext4_journal_get_write_access(handle, bh2);
282         }
283         ext4_lock_group(sb, block_group);
284         cleared = ext4_test_and_clear_bit(bit, bitmap_bh->b_data);
285         if (fatal || !cleared) {
286                 ext4_unlock_group(sb, block_group);
287                 goto out;
288         }
289
290         count = ext4_free_inodes_count(sb, gdp) + 1;
291         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, count);
292         if (is_directory) {
293                 count = ext4_used_dirs_count(sb, gdp) - 1;
294                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, count);
295                 percpu_counter_dec(&sbi->s_dirs_counter);
296         }
297         ext4_inode_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh,
298                                    EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
299         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
300         ext4_unlock_group(sb, block_group);
301
302         percpu_counter_inc(&sbi->s_freeinodes_counter);
303         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
304                 ext4_group_t f = ext4_flex_group(sbi, block_group);
305
306                 atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].free_inodes);
307                 if (is_directory)
308                         atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[f].used_dirs);
309         }
310         BUFFER_TRACE(bh2, "call ext4_handle_dirty_metadata");
311         fatal = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bh2);
312 out:
313         if (cleared) {
314                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
315                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
316                 if (!fatal)
317                         fatal = err;
318         } else
319                 ext4_error(sb, "bit already cleared for inode %lu", ino);
320
321 error_return:
322         brelse(bitmap_bh);
323         ext4_std_error(sb, fatal);
324 }
325
326 struct orlov_stats {
327         __u64 free_clusters;
328         __u32 free_inodes;
329         __u32 used_dirs;
330 };
331
332 /*
333  * Helper function for Orlov's allocator; returns critical information
334  * for a particular block group or flex_bg.  If flex_size is 1, then g
335  * is a block group number; otherwise it is flex_bg number.
336  */
337 static void get_orlov_stats(struct super_block *sb, ext4_group_t g,
338                             int flex_size, struct orlov_stats *stats)
339 {
340         struct ext4_group_desc *desc;
341         struct flex_groups *flex_group = EXT4_SB(sb)->s_flex_groups;
342
343         if (flex_size > 1) {
344                 stats->free_inodes = atomic_read(&flex_group[g].free_inodes);
345                 stats->free_clusters = atomic64_read(&flex_group[g].free_clusters);
346                 stats->used_dirs = atomic_read(&flex_group[g].used_dirs);
347                 return;
348         }
349
350         desc = ext4_get_group_desc(sb, g, NULL);
351         if (desc) {
352                 stats->free_inodes = ext4_free_inodes_count(sb, desc);
353                 stats->free_clusters = ext4_free_group_clusters(sb, desc);
354                 stats->used_dirs = ext4_used_dirs_count(sb, desc);
355         } else {
356                 stats->free_inodes = 0;
357                 stats->free_clusters = 0;
358                 stats->used_dirs = 0;
359         }
360 }
361
362 /*
363  * Orlov's allocator for directories.
364  *
365  * We always try to spread first-level directories.
366  *
367  * If there are blockgroups with both free inodes and free blocks counts
368  * not worse than average we return one with smallest directory count.
369  * Otherwise we simply return a random group.
370  *
371  * For the rest rules look so:
372  *
373  * It's OK to put directory into a group unless
374  * it has too many directories already (max_dirs) or
375  * it has too few free inodes left (min_inodes) or
376  * it has too few free blocks left (min_blocks) or
377  * Parent's group is preferred, if it doesn't satisfy these
378  * conditions we search cyclically through the rest. If none
379  * of the groups look good we just look for a group with more
380  * free inodes than average (starting at parent's group).
381  */
382
383 static int find_group_orlov(struct super_block *sb, struct inode *parent,
384                             ext4_group_t *group, umode_t mode,
385                             const struct qstr *qstr)
386 {
387         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
388         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
389         ext4_group_t real_ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
390         int inodes_per_group = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
391         unsigned int freei, avefreei, grp_free;
392         ext4_fsblk_t freeb, avefreec;
393         unsigned int ndirs;
394         int max_dirs, min_inodes;
395         ext4_grpblk_t min_clusters;
396         ext4_group_t i, grp, g, ngroups;
397         struct ext4_group_desc *desc;
398         struct orlov_stats stats;
399         int flex_size = ext4_flex_bg_size(sbi);
400         struct dx_hash_info hinfo;
401
402         ngroups = real_ngroups;
403         if (flex_size > 1) {
404                 ngroups = (real_ngroups + flex_size - 1) >>
405                         sbi->s_log_groups_per_flex;
406                 parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
407         }
408
409         freei = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeinodes_counter);
410         avefreei = freei / ngroups;
411         freeb = EXT4_C2B(sbi,
412                 percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeclusters_counter));
413         avefreec = freeb;
414         do_div(avefreec, ngroups);
415         ndirs = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_dirs_counter);
416
417         if (S_ISDIR(mode) &&
418             ((parent == sb->s_root->d_inode) ||
419              (ext4_test_inode_flag(parent, EXT4_INODE_TOPDIR)))) {
420                 int best_ndir = inodes_per_group;
421                 int ret = -1;
422
423                 if (qstr) {
424                         hinfo.hash_version = DX_HASH_HALF_MD4;
425                         hinfo.seed = sbi->s_hash_seed;
426                         ext4fs_dirhash(qstr->name, qstr->len, &hinfo);
427                         grp = hinfo.hash;
428                 } else
429                         get_random_bytes(&grp, sizeof(grp));
430                 parent_group = (unsigned)grp % ngroups;
431                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
432                         g = (parent_group + i) % ngroups;
433                         get_orlov_stats(sb, g, flex_size, &stats);
434                         if (!stats.free_inodes)
435                                 continue;
436                         if (stats.used_dirs >= best_ndir)
437                                 continue;
438                         if (stats.free_inodes < avefreei)
439                                 continue;
440                         if (stats.free_clusters < avefreec)
441                                 continue;
442                         grp = g;
443                         ret = 0;
444                         best_ndir = stats.used_dirs;
445                 }
446                 if (ret)
447                         goto fallback;
448         found_flex_bg:
449                 if (flex_size == 1) {
450                         *group = grp;
451                         return 0;
452                 }
453
454                 /*
455                  * We pack inodes at the beginning of the flexgroup's
456                  * inode tables.  Block allocation decisions will do
457                  * something similar, although regular files will
458                  * start at 2nd block group of the flexgroup.  See
459                  * ext4_ext_find_goal() and ext4_find_near().
460                  */
461                 grp *= flex_size;
462                 for (i = 0; i < flex_size; i++) {
463                         if (grp+i >= real_ngroups)
464                                 break;
465                         desc = ext4_get_group_desc(sb, grp+i, NULL);
466                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
467                                 *group = grp+i;
468                                 return 0;
469                         }
470                 }
471                 goto fallback;
472         }
473
474         max_dirs = ndirs / ngroups + inodes_per_group / 16;
475         min_inodes = avefreei - inodes_per_group*flex_size / 4;
476         if (min_inodes < 1)
477                 min_inodes = 1;
478         min_clusters = avefreec - EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)*flex_size / 4;
479
480         /*
481          * Start looking in the flex group where we last allocated an
482          * inode for this parent directory
483          */
484         if (EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
485                 parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
486                 if (flex_size > 1)
487                         parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
488         }
489
490         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
491                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
492                 get_orlov_stats(sb, grp, flex_size, &stats);
493                 if (stats.used_dirs >= max_dirs)
494                         continue;
495                 if (stats.free_inodes < min_inodes)
496                         continue;
497                 if (stats.free_clusters < min_clusters)
498                         continue;
499                 goto found_flex_bg;
500         }
501
502 fallback:
503         ngroups = real_ngroups;
504         avefreei = freei / ngroups;
505 fallback_retry:
506         parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
507         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
508                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
509                 desc = ext4_get_group_desc(sb, grp, NULL);
510                 if (desc) {
511                         grp_free = ext4_free_inodes_count(sb, desc);
512                         if (grp_free && grp_free >= avefreei) {
513                                 *group = grp;
514                                 return 0;
515                         }
516                 }
517         }
518
519         if (avefreei) {
520                 /*
521                  * The free-inodes counter is approximate, and for really small
522                  * filesystems the above test can fail to find any blockgroups
523                  */
524                 avefreei = 0;
525                 goto fallback_retry;
526         }
527
528         return -1;
529 }
530
531 static int find_group_other(struct super_block *sb, struct inode *parent,
532                             ext4_group_t *group, umode_t mode)
533 {
534         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
535         ext4_group_t i, last, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
536         struct ext4_group_desc *desc;
537         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(sb));
538
539         /*
540          * Try to place the inode is the same flex group as its
541          * parent.  If we can't find space, use the Orlov algorithm to
542          * find another flex group, and store that information in the
543          * parent directory's inode information so that use that flex
544          * group for future allocations.
545          */
546         if (flex_size > 1) {
547                 int retry = 0;
548
549         try_again:
550                 parent_group &= ~(flex_size-1);
551                 last = parent_group + flex_size;
552                 if (last > ngroups)
553                         last = ngroups;
554                 for  (i = parent_group; i < last; i++) {
555                         desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
556                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
557                                 *group = i;
558                                 return 0;
559                         }
560                 }
561                 if (!retry && EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
562                         retry = 1;
563                         parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
564                         goto try_again;
565                 }
566                 /*
567                  * If this didn't work, use the Orlov search algorithm
568                  * to find a new flex group; we pass in the mode to
569                  * avoid the topdir algorithms.
570                  */
571                 *group = parent_group + flex_size;
572                 if (*group > ngroups)
573                         *group = 0;
574                 return find_group_orlov(sb, parent, group, mode, NULL);
575         }
576
577         /*
578          * Try to place the inode in its parent directory
579          */
580         *group = parent_group;
581         desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
582         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
583             ext4_free_group_clusters(sb, desc))
584                 return 0;
585
586         /*
587          * We're going to place this inode in a different blockgroup from its
588          * parent.  We want to cause files in a common directory to all land in
589          * the same blockgroup.  But we want files which are in a different
590          * directory which shares a blockgroup with our parent to land in a
591          * different blockgroup.
592          *
593          * So add our directory's i_ino into the starting point for the hash.
594          */
595         *group = (*group + parent->i_ino) % ngroups;
596
597         /*
598          * Use a quadratic hash to find a group with a free inode and some free
599          * blocks.
600          */
601         for (i = 1; i < ngroups; i <<= 1) {
602                 *group += i;
603                 if (*group >= ngroups)
604                         *group -= ngroups;
605                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
606                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
607                     ext4_free_group_clusters(sb, desc))
608                         return 0;
609         }
610
611         /*
612          * That failed: try linear search for a free inode, even if that group
613          * has no free blocks.
614          */
615         *group = parent_group;
616         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
617                 if (++*group >= ngroups)
618                         *group = 0;
619                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
620                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc))
621                         return 0;
622         }
623
624         return -1;
625 }
626
627 /*
628  * There are two policies for allocating an inode.  If the new inode is
629  * a directory, then a forward search is made for a block group with both
630  * free space and a low directory-to-inode ratio; if that fails, then of
631  * the groups with above-average free space, that group with the fewest
632  * directories already is chosen.
633  *
634  * For other inodes, search forward from the parent directory's block
635  * group to find a free inode.
636  */
637 struct inode *__ext4_new_inode(handle_t *handle, struct inode *dir,
638                                umode_t mode, const struct qstr *qstr,
639                                __u32 goal, uid_t *owner, int handle_type,
640                                unsigned int line_no, int nblocks)
641 {
642         struct super_block *sb;
643         struct buffer_head *inode_bitmap_bh = NULL;
644         struct buffer_head *group_desc_bh;
645         ext4_group_t ngroups, group = 0;
646         unsigned long ino = 0;
647         struct inode *inode;
648         struct ext4_group_desc *gdp = NULL;
649         struct ext4_inode_info *ei;
650         struct ext4_sb_info *sbi;
651         int ret2, err = 0;
652         struct inode *ret;
653         ext4_group_t i;
654         ext4_group_t flex_group;
655
656         /* Cannot create files in a deleted directory */
657         if (!dir || !dir->i_nlink)
658                 return ERR_PTR(-EPERM);
659
660         sb = dir->i_sb;
661         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
662         trace_ext4_request_inode(dir, mode);
663         inode = new_inode(sb);
664         if (!inode)
665                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
666         ei = EXT4_I(inode);
667         sbi = EXT4_SB(sb);
668
669         /*
670          * Initalize owners and quota early so that we don't have to account
671          * for quota initialization worst case in standard inode creating
672          * transaction
673          */
674         if (owner) {
675                 inode->i_mode = mode;
676                 i_uid_write(inode, owner[0]);
677                 i_gid_write(inode, owner[1]);
678         } else if (test_opt(sb, GRPID)) {
679                 inode->i_mode = mode;
680                 inode->i_uid = current_fsuid();
681                 inode->i_gid = dir->i_gid;
682         } else
683                 inode_init_owner(inode, dir, mode);
684         dquot_initialize(inode);
685
686         if (!goal)
687                 goal = sbi->s_inode_goal;
688
689         if (goal && goal <= le32_to_cpu(sbi->s_es->s_inodes_count)) {
690                 group = (goal - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
691                 ino = (goal - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
692                 ret2 = 0;
693                 goto got_group;
694         }
695
696         if (S_ISDIR(mode))
697                 ret2 = find_group_orlov(sb, dir, &group, mode, qstr);
698         else
699                 ret2 = find_group_other(sb, dir, &group, mode);
700
701 got_group:
702         EXT4_I(dir)->i_last_alloc_group = group;
703         err = -ENOSPC;
704         if (ret2 == -1)
705                 goto out;
706
707         /*
708          * Normally we will only go through one pass of this loop,
709          * unless we get unlucky and it turns out the group we selected
710          * had its last inode grabbed by someone else.
711          */
712         for (i = 0; i < ngroups; i++, ino = 0) {
713                 err = -EIO;
714
715                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &group_desc_bh);
716                 if (!gdp)
717                         goto out;
718
719                 /*
720                  * Check free inodes count before loading bitmap.
721                  */
722                 if (ext4_free_inodes_count(sb, gdp) == 0) {
723                         if (++group == ngroups)
724                                 group = 0;
725                         continue;
726                 }
727
728                 brelse(inode_bitmap_bh);
729                 inode_bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, group);
730                 if (!inode_bitmap_bh)
731                         goto out;
732
733 repeat_in_this_group:
734                 ino = ext4_find_next_zero_bit((unsigned long *)
735                                               inode_bitmap_bh->b_data,
736                                               EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), ino);
737                 if (ino >= EXT4_INODES_PER_GROUP(sb))
738                         goto next_group;
739                 if (group == 0 && (ino+1) < EXT4_FIRST_INO(sb)) {
740                         ext4_error(sb, "reserved inode found cleared - "
741                                    "inode=%lu", ino + 1);
742                         continue;
743                 }
744                 if (!handle) {
745                         BUG_ON(nblocks <= 0);
746                         handle = __ext4_journal_start_sb(dir->i_sb, line_no,
747                                                          handle_type, nblocks);
748                         if (IS_ERR(handle)) {
749                                 err = PTR_ERR(handle);
750                                 ext4_std_error(sb, err);
751                                 goto out;
752                         }
753                 }
754                 BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh, "get_write_access");
755                 err = ext4_journal_get_write_access(handle, inode_bitmap_bh);
756                 if (err) {
757                         ext4_std_error(sb, err);
758                         goto out;
759                 }
760                 ext4_lock_group(sb, group);
761                 ret2 = ext4_test_and_set_bit(ino, inode_bitmap_bh->b_data);
762                 ext4_unlock_group(sb, group);
763                 ino++;          /* the inode bitmap is zero-based */
764                 if (!ret2)
765                         goto got; /* we grabbed the inode! */
766                 if (ino < EXT4_INODES_PER_GROUP(sb))
767                         goto repeat_in_this_group;
768 next_group:
769                 if (++group == ngroups)
770                         group = 0;
771         }
772         err = -ENOSPC;
773         goto out;
774
775 got:
776         BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
777         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, inode_bitmap_bh);
778         if (err) {
779                 ext4_std_error(sb, err);
780                 goto out;
781         }
782
783         /* We may have to initialize the block bitmap if it isn't already */
784         if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
785             gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
786                 struct buffer_head *block_bitmap_bh;
787
788                 block_bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
789                 BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "get block bitmap access");
790                 err = ext4_journal_get_write_access(handle, block_bitmap_bh);
791                 if (err) {
792                         brelse(block_bitmap_bh);
793                         ext4_std_error(sb, err);
794                         goto out;
795                 }
796
797                 BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "dirty block bitmap");
798                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, block_bitmap_bh);
799
800                 /* recheck and clear flag under lock if we still need to */
801                 ext4_lock_group(sb, group);
802                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
803                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
804                         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
805                                 ext4_free_clusters_after_init(sb, group, gdp));
806                         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, group, gdp,
807                                                    block_bitmap_bh);
808                         ext4_group_desc_csum_set(sb, group, gdp);
809                 }
810                 ext4_unlock_group(sb, group);
811                 brelse(block_bitmap_bh);
812
813                 if (err) {
814                         ext4_std_error(sb, err);
815                         goto out;
816                 }
817         }
818
819         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "get_write_access");
820         err = ext4_journal_get_write_access(handle, group_desc_bh);
821         if (err) {
822                 ext4_std_error(sb, err);
823                 goto out;
824         }
825
826         /* Update the relevant bg descriptor fields */
827         if (ext4_has_group_desc_csum(sb)) {
828                 int free;
829                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
830
831                 down_read(&grp->alloc_sem); /* protect vs itable lazyinit */
832                 ext4_lock_group(sb, group); /* while we modify the bg desc */
833                 free = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) -
834                         ext4_itable_unused_count(sb, gdp);
835                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
836                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_INODE_UNINIT);
837                         free = 0;
838                 }
839                 /*
840                  * Check the relative inode number against the last used
841                  * relative inode number in this group. if it is greater
842                  * we need to update the bg_itable_unused count
843                  */
844                 if (ino > free)
845                         ext4_itable_unused_set(sb, gdp,
846                                         (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) - ino));
847                 up_read(&grp->alloc_sem);
848         } else {
849                 ext4_lock_group(sb, group);
850         }
851
852         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, ext4_free_inodes_count(sb, gdp) - 1);
853         if (S_ISDIR(mode)) {
854                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, ext4_used_dirs_count(sb, gdp) + 1);
855                 if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
856                         ext4_group_t f = ext4_flex_group(sbi, group);
857
858                         atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].used_dirs);
859                 }
860         }
861         if (ext4_has_group_desc_csum(sb)) {
862                 ext4_inode_bitmap_csum_set(sb, group, gdp, inode_bitmap_bh,
863                                            EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
864                 ext4_group_desc_csum_set(sb, group, gdp);
865         }
866         ext4_unlock_group(sb, group);
867
868         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
869         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, group_desc_bh);
870         if (err) {
871                 ext4_std_error(sb, err);
872                 goto out;
873         }
874
875         percpu_counter_dec(&sbi->s_freeinodes_counter);
876         if (S_ISDIR(mode))
877                 percpu_counter_inc(&sbi->s_dirs_counter);
878
879         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
880                 flex_group = ext4_flex_group(sbi, group);
881                 atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[flex_group].free_inodes);
882         }
883
884         inode->i_ino = ino + group * EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
885         /* This is the optimal IO size (for stat), not the fs block size */
886         inode->i_blocks = 0;
887         inode->i_mtime = inode->i_atime = inode->i_ctime = ei->i_crtime =
888                                                        ext4_current_time(inode);
889
890         memset(ei->i_data, 0, sizeof(ei->i_data));
891         ei->i_dir_start_lookup = 0;
892         ei->i_disksize = 0;
893
894         /* Don't inherit extent flag from directory, amongst others. */
895         ei->i_flags =
896                 ext4_mask_flags(mode, EXT4_I(dir)->i_flags & EXT4_FL_INHERITED);
897         ei->i_file_acl = 0;
898         ei->i_dtime = 0;
899         ei->i_block_group = group;
900         ei->i_last_alloc_group = ~0;
901
902         ext4_set_inode_flags(inode);
903         if (IS_DIRSYNC(inode))
904                 ext4_handle_sync(handle);
905         if (insert_inode_locked(inode) < 0) {
906                 /*
907                  * Likely a bitmap corruption causing inode to be allocated
908                  * twice.
909                  */
910                 err = -EIO;
911                 ext4_error(sb, "failed to insert inode %lu: doubly allocated?",
912                            inode->i_ino);
913                 goto out;
914         }
915         spin_lock(&sbi->s_next_gen_lock);
916         inode->i_generation = sbi->s_next_generation++;
917         spin_unlock(&sbi->s_next_gen_lock);
918
919         /* Precompute checksum seed for inode metadata */
920         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb,
921                         EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_METADATA_CSUM)) {
922                 __u32 csum;
923                 __le32 inum = cpu_to_le32(inode->i_ino);
924                 __le32 gen = cpu_to_le32(inode->i_generation);
925                 csum = ext4_chksum(sbi, sbi->s_csum_seed, (__u8 *)&inum,
926                                    sizeof(inum));
927                 ei->i_csum_seed = ext4_chksum(sbi, csum, (__u8 *)&gen,
928                                               sizeof(gen));
929         }
930
931         ext4_clear_state_flags(ei); /* Only relevant on 32-bit archs */
932         ext4_set_inode_state(inode, EXT4_STATE_NEW);
933
934         ei->i_extra_isize = EXT4_SB(sb)->s_want_extra_isize;
935
936         ei->i_inline_off = 0;
937         if (EXT4_HAS_INCOMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_INCOMPAT_INLINE_DATA))
938                 ext4_set_inode_state(inode, EXT4_STATE_MAY_INLINE_DATA);
939
940         ret = inode;
941         err = dquot_alloc_inode(inode);
942         if (err)
943                 goto fail_drop;
944
945         err = ext4_init_acl(handle, inode, dir);
946         if (err)
947                 goto fail_free_drop;
948
949         err = ext4_init_security(handle, inode, dir, qstr);
950         if (err)
951                 goto fail_free_drop;
952
953         if (EXT4_HAS_INCOMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_INCOMPAT_EXTENTS)) {
954                 /* set extent flag only for directory, file and normal symlink*/
955                 if (S_ISDIR(mode) || S_ISREG(mode) || S_ISLNK(mode)) {
956                         ext4_set_inode_flag(inode, EXT4_INODE_EXTENTS);
957                         ext4_ext_tree_init(handle, inode);
958                 }
959         }
960
961         if (ext4_handle_valid(handle)) {
962                 ei->i_sync_tid = handle->h_transaction->t_tid;
963                 ei->i_datasync_tid = handle->h_transaction->t_tid;
964         }
965
966         err = ext4_mark_inode_dirty(handle, inode);
967         if (err) {
968                 ext4_std_error(sb, err);
969                 goto fail_free_drop;
970         }
971
972         ext4_debug("allocating inode %lu\n", inode->i_ino);
973         trace_ext4_allocate_inode(inode, dir, mode);
974         brelse(inode_bitmap_bh);
975         return ret;
976
977 fail_free_drop:
978         dquot_free_inode(inode);
979 fail_drop:
980         clear_nlink(inode);
981         unlock_new_inode(inode);
982 out:
983         dquot_drop(inode);
984         inode->i_flags |= S_NOQUOTA;
985         iput(inode);
986         brelse(inode_bitmap_bh);
987         return ERR_PTR(err);
988 }
989
990 /* Verify that we are loading a valid orphan from disk */
991 struct inode *ext4_orphan_get(struct super_block *sb, unsigned long ino)
992 {
993         unsigned long max_ino = le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_inodes_count);
994         ext4_group_t block_group;
995         int bit;
996         struct buffer_head *bitmap_bh;
997         struct inode *inode = NULL;
998         long err = -EIO;
999
1000         /* Error cases - e2fsck has already cleaned up for us */
1001         if (ino > max_ino) {
1002                 ext4_warning(sb, "bad orphan ino %lu!  e2fsck was run?", ino);
1003                 goto error;
1004         }
1005
1006         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
1007         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
1008         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
1009         if (!bitmap_bh) {
1010                 ext4_warning(sb, "inode bitmap error for orphan %lu", ino);
1011                 goto error;
1012         }
1013
1014         /* Having the inode bit set should be a 100% indicator that this
1015          * is a valid orphan (no e2fsck run on fs).  Orphans also include
1016          * inodes that were being truncated, so we can't check i_nlink==0.
1017          */
1018         if (!ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data))
1019                 goto bad_orphan;
1020
1021         inode = ext4_iget(sb, ino);
1022         if (IS_ERR(inode))
1023                 goto iget_failed;
1024
1025         /*
1026          * If the orphans has i_nlinks > 0 then it should be able to be
1027          * truncated, otherwise it won't be removed from the orphan list
1028          * during processing and an infinite loop will result.
1029          */
1030         if (inode->i_nlink && !ext4_can_truncate(inode))
1031                 goto bad_orphan;
1032
1033         if (NEXT_ORPHAN(inode) > max_ino)
1034                 goto bad_orphan;
1035         brelse(bitmap_bh);
1036         return inode;
1037
1038 iget_failed:
1039         err = PTR_ERR(inode);
1040         inode = NULL;
1041 bad_orphan:
1042         ext4_warning(sb, "bad orphan inode %lu!  e2fsck was run?", ino);
1043         printk(KERN_WARNING "ext4_test_bit(bit=%d, block=%llu) = %d\n",
1044                bit, (unsigned long long)bitmap_bh->b_blocknr,
1045                ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data));
1046         printk(KERN_WARNING "inode=%p\n", inode);
1047         if (inode) {
1048                 printk(KERN_WARNING "is_bad_inode(inode)=%d\n",
1049                        is_bad_inode(inode));
1050                 printk(KERN_WARNING "NEXT_ORPHAN(inode)=%u\n",
1051                        NEXT_ORPHAN(inode));
1052                 printk(KERN_WARNING "max_ino=%lu\n", max_ino);
1053                 printk(KERN_WARNING "i_nlink=%u\n", inode->i_nlink);
1054                 /* Avoid freeing blocks if we got a bad deleted inode */
1055                 if (inode->i_nlink == 0)
1056                         inode->i_blocks = 0;
1057                 iput(inode);
1058         }
1059         brelse(bitmap_bh);
1060 error:
1061         return ERR_PTR(err);
1062 }
1063
1064 unsigned long ext4_count_free_inodes(struct super_block *sb)
1065 {
1066         unsigned long desc_count;
1067         struct ext4_group_desc *gdp;
1068         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1069 #ifdef EXT4FS_DEBUG
1070         struct ext4_super_block *es;
1071         unsigned long bitmap_count, x;
1072         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
1073
1074         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
1075         desc_count = 0;
1076         bitmap_count = 0;
1077         gdp = NULL;
1078         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1079                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1080                 if (!gdp)
1081                         continue;
1082                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1083                 brelse(bitmap_bh);
1084                 bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, i);
1085                 if (!bitmap_bh)
1086                         continue;
1087
1088                 x = ext4_count_free(bitmap_bh->b_data,
1089                                     EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
1090                 printk(KERN_DEBUG "group %lu: stored = %d, counted = %lu\n",
1091                         (unsigned long) i, ext4_free_inodes_count(sb, gdp), x);
1092                 bitmap_count += x;
1093         }
1094         brelse(bitmap_bh);
1095         printk(KERN_DEBUG "ext4_count_free_inodes: "
1096                "stored = %u, computed = %lu, %lu\n",
1097                le32_to_cpu(es->s_free_inodes_count), desc_count, bitmap_count);
1098         return desc_count;
1099 #else
1100         desc_count = 0;
1101         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1102                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1103                 if (!gdp)
1104                         continue;
1105                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1106                 cond_resched();
1107         }
1108         return desc_count;
1109 #endif
1110 }
1111
1112 /* Called at mount-time, super-block is locked */
1113 unsigned long ext4_count_dirs(struct super_block * sb)
1114 {
1115         unsigned long count = 0;
1116         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1117
1118         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1119                 struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1120                 if (!gdp)
1121                         continue;
1122                 count += ext4_used_dirs_count(sb, gdp);
1123         }
1124         return count;
1125 }
1126
1127 /*
1128  * Zeroes not yet zeroed inode table - just write zeroes through the whole
1129  * inode table. Must be called without any spinlock held. The only place
1130  * where it is called from on active part of filesystem is ext4lazyinit
1131  * thread, so we do not need any special locks, however we have to prevent
1132  * inode allocation from the current group, so we take alloc_sem lock, to
1133  * block ext4_new_inode() until we are finished.
1134  */
1135 int ext4_init_inode_table(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1136                                  int barrier)
1137 {
1138         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1139         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1140         struct ext4_group_desc *gdp = NULL;
1141         struct buffer_head *group_desc_bh;
1142         handle_t *handle;
1143         ext4_fsblk_t blk;
1144         int num, ret = 0, used_blks = 0;
1145
1146         /* This should not happen, but just to be sure check this */
1147         if (sb->s_flags & MS_RDONLY) {
1148                 ret = 1;
1149                 goto out;
1150         }
1151
1152         gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &group_desc_bh);
1153         if (!gdp)
1154                 goto out;
1155
1156         /*
1157          * We do not need to lock this, because we are the only one
1158          * handling this flag.
1159          */
1160         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_ZEROED))
1161                 goto out;
1162
1163         handle = ext4_journal_start_sb(sb, EXT4_HT_MISC, 1);
1164         if (IS_ERR(handle)) {
1165                 ret = PTR_ERR(handle);
1166                 goto out;
1167         }
1168
1169         down_write(&grp->alloc_sem);
1170         /*
1171          * If inode bitmap was already initialized there may be some
1172          * used inodes so we need to skip blocks with used inodes in
1173          * inode table.
1174          */
1175         if (!(gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)))
1176                 used_blks = DIV_ROUND_UP((EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) -
1177                             ext4_itable_unused_count(sb, gdp)),
1178                             sbi->s_inodes_per_block);
1179
1180         if ((used_blks < 0) || (used_blks > sbi->s_itb_per_group)) {
1181                 ext4_error(sb, "Something is wrong with group %u: "
1182                            "used itable blocks: %d; "
1183                            "itable unused count: %u",
1184                            group, used_blks,
1185                            ext4_itable_unused_count(sb, gdp));
1186                 ret = 1;
1187                 goto err_out;
1188         }
1189
1190         blk = ext4_inode_table(sb, gdp) + used_blks;
1191         num = sbi->s_itb_per_group - used_blks;
1192
1193         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "get_write_access");
1194         ret = ext4_journal_get_write_access(handle,
1195                                             group_desc_bh);
1196         if (ret)
1197                 goto err_out;
1198
1199         /*
1200          * Skip zeroout if the inode table is full. But we set the ZEROED
1201          * flag anyway, because obviously, when it is full it does not need
1202          * further zeroing.
1203          */
1204         if (unlikely(num == 0))
1205                 goto skip_zeroout;
1206
1207         ext4_debug("going to zero out inode table in group %d\n",
1208                    group);
1209         ret = sb_issue_zeroout(sb, blk, num, GFP_NOFS);
1210         if (ret < 0)
1211                 goto err_out;
1212         if (barrier)
1213                 blkdev_issue_flush(sb->s_bdev, GFP_NOFS, NULL);
1214
1215 skip_zeroout:
1216         ext4_lock_group(sb, group);
1217         gdp->bg_flags |= cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_ZEROED);
1218         ext4_group_desc_csum_set(sb, group, gdp);
1219         ext4_unlock_group(sb, group);
1220
1221         BUFFER_TRACE(group_desc_bh,
1222                      "call ext4_handle_dirty_metadata");
1223         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL,
1224                                          group_desc_bh);
1225
1226 err_out:
1227         up_write(&grp->alloc_sem);
1228         ext4_journal_stop(handle);
1229 out:
1230         return ret;
1231 }