ext4: fix BUG_ON in mb_free_blocks()
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
3  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
17  */
18
19
20 /*
21  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
22  */
23
24 #include "ext4_jbd2.h"
25 #include "mballoc.h"
26 #include <linux/log2.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <trace/events/ext4.h>
30
31 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
32 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
33
34 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
35 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
36 #endif
37
38 /*
39  * MUSTDO:
40  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
41  *   - search for metadata in few groups
42  *
43  * TODO v4:
44  *   - normalization should take into account whether file is still open
45  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
46  *   - don't normalize tails
47  *   - quota
48  *   - reservation for superuser
49  *
50  * TODO v3:
51  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
52  *   - track min/max extents in each group for better group selection
53  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
54  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
55  *   - error handling
56  */
57
58 /*
59  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
60  * near to the goal(block) value specified.
61  *
62  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
63  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
64  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
65  * would have after allocation, or the current file size, which ever
66  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
67  * select to use the group preallocation. The default value of
68  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
69  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
70  * terms of number of blocks.
71  *
72  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
73  * ensure that we have small files closer together on the disk.
74  *
75  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
76  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
77  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
78  * represented as:
79  *
80  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
81  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
82  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
83  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
84  *
85  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
86  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
87  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
88  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
89  *
90  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
91  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
92  * pa_free.
93  *
94  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
95  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
96  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
97  *
98  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
99  *
100  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
101  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
102  *
103  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
104  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
105  *
106  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
107  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
108  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
109  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
110  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
111  * we can access them through the page cache. The information regarding
112  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
113  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
114  * inode as:
115  *
116  *  {                        page                        }
117  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
118  *
119  *
120  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
121  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
122  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
123  * which is blocks_per_page/2
124  *
125  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
126  * away when the filesystem is unmounted.
127  *
128  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
129  * to locate that many free blocks we return with additional information
130  * regarding rest of the contiguous physical block available
131  *
132  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
133  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
134  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
135  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
136  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
137  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
138  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
139  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
140  * 512 blocks. This can be tuned via
141  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
142  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
143  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
144  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
145  * greater than the default mb_group_prealloc.
146  *
147  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
148  *
149  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
150  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
151  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
152  *
153  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
154  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
155  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
156  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
157  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
158  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
159  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
160  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
161  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
162  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
163  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
164  * the group specified as the goal value in allocation context via
165  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
166  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
167  * checked.
168  *
169  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
170  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
171  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
172  * subsequent request.
173  */
174
175 /*
176  * mballoc operates on the following data:
177  *  - on-disk bitmap
178  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
179  *  - preallocation descriptors (PAs)
180  *
181  * there are two types of preallocations:
182  *  - inode
183  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
184  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
185  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
186  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
187  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
188  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
189  *    also means that freeing any block within descriptor's range
190  *    must discard all preallocated blocks.
191  *  - locality group
192  *    assigned to specific locality group which does not translate to
193  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
194  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
195  *    it's consumed from the beginning to the end.
196  *
197  * relation between them can be expressed as:
198  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
199  *
200  * this mean blocks mballoc considers used are:
201  *  - allocated blocks (persistent)
202  *  - preallocated blocks (non-persistent)
203  *
204  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
205  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
206  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
207  *
208  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
209  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
210  *
211  * all operations can be expressed as:
212  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
213  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
214  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
215  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
216  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
217  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
218  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
219  *        is used in real operation because we can't know actual used
220  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
221  *
222  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
223  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
224  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
225  * the following knowledge:
226  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
227  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
228  *     nobody can re-allocate that block
229  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
230  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
231  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
232  *     block
233  *
234  * so, now we're building a concurrency table:
235  *  - init buddy vs.
236  *    - new PA
237  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
238  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
239  *    - use inode PA
240  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
241  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
242  *    - discard inode PA
243  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
244  *    - use locality group PA
245  *      again PA-=N must be serialized with init
246  *    - discard locality group PA
247  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
248  *  - new PA vs.
249  *    - use inode PA
250  *      i_data_sem serializes them
251  *    - discard inode PA
252  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
253  *    - use locality group PA
254  *      some mutex should serialize them
255  *    - discard locality group PA
256  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
257  *  - use inode PA
258  *    - use inode PA
259  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
260  *    - discard inode PA
261  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
262  *    - use locality group PA
263  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
264  *    - discard locality group PA
265  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
266  *
267  * now we're ready to make few consequences:
268  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
269  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
270  *  - PA changes only after on-disk bitmap
271  *  - discard must not compete with init. either init is done before
272  *    any discard or they're serialized somehow
273  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
274  *
275  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
276  * in this case, but we should care about concurrent init
277  *
278  */
279
280  /*
281  * Logic in few words:
282  *
283  *  - allocation:
284  *    load group
285  *    find blocks
286  *    mark bits in on-disk bitmap
287  *    release group
288  *
289  *  - use preallocation:
290  *    find proper PA (per-inode or group)
291  *    load group
292  *    mark bits in on-disk bitmap
293  *    release group
294  *    release PA
295  *
296  *  - free:
297  *    load group
298  *    mark bits in on-disk bitmap
299  *    release group
300  *
301  *  - discard preallocations in group:
302  *    mark PAs deleted
303  *    move them onto local list
304  *    load on-disk bitmap
305  *    load group
306  *    remove PA from object (inode or locality group)
307  *    mark free blocks in-core
308  *
309  *  - discard inode's preallocations:
310  */
311
312 /*
313  * Locking rules
314  *
315  * Locks:
316  *  - bitlock on a group        (group)
317  *  - object (inode/locality)   (object)
318  *  - per-pa lock               (pa)
319  *
320  * Paths:
321  *  - new pa
322  *    object
323  *    group
324  *
325  *  - find and use pa:
326  *    pa
327  *
328  *  - release consumed pa:
329  *    pa
330  *    group
331  *    object
332  *
333  *  - generate in-core bitmap:
334  *    group
335  *        pa
336  *
337  *  - discard all for given object (inode, locality group):
338  *    object
339  *        pa
340  *    group
341  *
342  *  - discard all for given group:
343  *    group
344  *        pa
345  *    group
346  *        object
347  *
348  */
349 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
350 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
351 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
352
353 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
354  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
355  * each unique s_blocksize_bits */
356 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
357 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
358
359 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
360         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
361         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
362         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
363 };
364
365 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
366                                         ext4_group_t group);
367 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
368                                                 ext4_group_t group);
369 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
370                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
371
372 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
373 {
374 #if BITS_PER_LONG == 64
375         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
376         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
377 #elif BITS_PER_LONG == 32
378         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
379         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
380 #else
381 #error "how many bits you are?!"
382 #endif
383         return addr;
384 }
385
386 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
387 {
388         /*
389          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
390          * needs unsigned long aligned address
391          */
392         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
393         return ext4_test_bit(bit, addr);
394 }
395
396 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
397 {
398         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
399         ext4_set_bit(bit, addr);
400 }
401
402 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
403 {
404         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
405         ext4_clear_bit(bit, addr);
406 }
407
408 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
409 {
410         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
411         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
412 }
413
414 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
415 {
416         int fix = 0, ret, tmpmax;
417         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
418         tmpmax = max + fix;
419         start += fix;
420
421         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
422         if (ret > max)
423                 return max;
424         return ret;
425 }
426
427 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
428 {
429         int fix = 0, ret, tmpmax;
430         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
431         tmpmax = max + fix;
432         start += fix;
433
434         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
435         if (ret > max)
436                 return max;
437         return ret;
438 }
439
440 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
441 {
442         char *bb;
443
444         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
445         BUG_ON(max == NULL);
446
447         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
448                 *max = 0;
449                 return NULL;
450         }
451
452         /* at order 0 we see each particular block */
453         if (order == 0) {
454                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
455                 return e4b->bd_bitmap;
456         }
457
458         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
459         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
460
461         return bb;
462 }
463
464 #ifdef DOUBLE_CHECK
465 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
466                            int first, int count)
467 {
468         int i;
469         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
470
471         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
472                 return;
473         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
474         for (i = 0; i < count; i++) {
475                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
476                         ext4_fsblk_t blocknr;
477
478                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
479                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
480                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
481                                               inode ? inode->i_ino : 0,
482                                               blocknr,
483                                               "freeing block already freed "
484                                               "(bit %u)",
485                                               first + i);
486                 }
487                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
488         }
489 }
490
491 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
492 {
493         int i;
494
495         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
496                 return;
497         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
498         for (i = 0; i < count; i++) {
499                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
500                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
501         }
502 }
503
504 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
505 {
506         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
507                 unsigned char *b1, *b2;
508                 int i;
509                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
510                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
511                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
512                         if (b1[i] != b2[i]) {
513                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
514                                          "corruption in group %u "
515                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
516                                          "on disk/prealloc",
517                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
518                                 BUG();
519                         }
520                 }
521         }
522 }
523
524 #else
525 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
526                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
527 {
528         return;
529 }
530 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
531                                                 int first, int count)
532 {
533         return;
534 }
535 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
536 {
537         return;
538 }
539 #endif
540
541 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
542
543 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
544 do {                                                                    \
545         if (!(assert)) {                                                \
546                 printk(KERN_EMERG                                       \
547                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
548                         function, file, line, # assert);                \
549                 BUG();                                                  \
550         }                                                               \
551 } while (0)
552
553 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
554                                 const char *function, int line)
555 {
556         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
557         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
558         int max;
559         int max2;
560         int i;
561         int j;
562         int k;
563         int count;
564         struct ext4_group_info *grp;
565         int fragments = 0;
566         int fstart;
567         struct list_head *cur;
568         void *buddy;
569         void *buddy2;
570
571         {
572                 static int mb_check_counter;
573                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
574                         return 0;
575         }
576
577         while (order > 1) {
578                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
579                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
580                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
581                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
582                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
583                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
584
585                 count = 0;
586                 for (i = 0; i < max; i++) {
587
588                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
589                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
590                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
591                                         MB_CHECK_ASSERT(
592                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
593                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
594                                         MB_CHECK_ASSERT(
595                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
596                                 }
597                                 continue;
598                         }
599
600                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
601                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
602                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
603
604                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
605                                 k = (i * (1 << order)) + j;
606                                 MB_CHECK_ASSERT(
607                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
608                         }
609                         count++;
610                 }
611                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
612                 order--;
613         }
614
615         fstart = -1;
616         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
617         for (i = 0; i < max; i++) {
618                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
619                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
620                         if (fstart == -1) {
621                                 fragments++;
622                                 fstart = i;
623                         }
624                         continue;
625                 }
626                 fstart = -1;
627                 /* check used bits only */
628                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
629                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
630                         k = i >> j;
631                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
632                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
633                 }
634         }
635         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
636         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
637
638         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
639         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
640                 ext4_group_t groupnr;
641                 struct ext4_prealloc_space *pa;
642                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
643                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
644                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
645                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
646                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
647         }
648         return 0;
649 }
650 #undef MB_CHECK_ASSERT
651 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
652                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
653 #else
654 #define mb_check_buddy(e4b)
655 #endif
656
657 /*
658  * Divide blocks started from @first with length @len into
659  * smaller chunks with power of 2 blocks.
660  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
661  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
662  */
663 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
664                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
665                                         struct ext4_group_info *grp)
666 {
667         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
668         ext4_grpblk_t min;
669         ext4_grpblk_t max;
670         ext4_grpblk_t chunk;
671         unsigned short border;
672
673         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
674
675         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
676
677         while (len > 0) {
678                 /* find how many blocks can be covered since this position */
679                 max = ffs(first | border) - 1;
680
681                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
682                 min = fls(len) - 1;
683
684                 if (max < min)
685                         min = max;
686                 chunk = 1 << min;
687
688                 /* mark multiblock chunks only */
689                 grp->bb_counters[min]++;
690                 if (min > 0)
691                         mb_clear_bit(first >> min,
692                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
693
694                 len -= chunk;
695                 first += chunk;
696         }
697 }
698
699 /*
700  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
701  * group.
702  */
703 static void
704 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
705 {
706         int i;
707         int bits;
708
709         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
710
711         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
712         for (i = bits; i >= 0; i--) {
713                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
714                         grp->bb_largest_free_order = i;
715                         break;
716                 }
717         }
718 }
719
720 static noinline_for_stack
721 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
722                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
723 {
724         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
725         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
726         ext4_grpblk_t i = 0;
727         ext4_grpblk_t first;
728         ext4_grpblk_t len;
729         unsigned free = 0;
730         unsigned fragments = 0;
731         unsigned long long period = get_cycles();
732
733         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
734          * of on-disk bitmap and preallocations */
735         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
736         grp->bb_first_free = i;
737         while (i < max) {
738                 fragments++;
739                 first = i;
740                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
741                 len = i - first;
742                 free += len;
743                 if (len > 1)
744                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
745                 else
746                         grp->bb_counters[0]++;
747                 if (i < max)
748                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
749         }
750         grp->bb_fragments = fragments;
751
752         if (free != grp->bb_free) {
753                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
754                                       "%u clusters in bitmap, %u in gd",
755                                       free, grp->bb_free);
756                 /*
757                  * If we intent to continue, we consider group descritor
758                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
759                  */
760                 grp->bb_free = free;
761         }
762         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
763
764         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
765
766         period = get_cycles() - period;
767         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
768         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
769         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
770         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
771 }
772
773 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
774 {
775         int count;
776         int order = 1;
777         void *buddy;
778
779         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
780                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
781         }
782         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
783         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
784                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
785                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
786
787         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
788                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
789 }
790
791 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
792  * for convenience. The information regarding each group
793  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
794  * block bitmap and buddy information. The information are
795  * stored in the inode as
796  *
797  * {                        page                        }
798  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
799  *
800  *
801  * one block each for bitmap and buddy information.
802  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
803  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
804  * So it can have information regarding groups_per_page which
805  * is blocks_per_page/2
806  *
807  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
808  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
809  */
810
811 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
812 {
813         ext4_group_t ngroups;
814         int blocksize;
815         int blocks_per_page;
816         int groups_per_page;
817         int err = 0;
818         int i;
819         ext4_group_t first_group, group;
820         int first_block;
821         struct super_block *sb;
822         struct buffer_head *bhs;
823         struct buffer_head **bh = NULL;
824         struct inode *inode;
825         char *data;
826         char *bitmap;
827         struct ext4_group_info *grinfo;
828
829         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
830
831         inode = page->mapping->host;
832         sb = inode->i_sb;
833         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
834         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
835         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
836
837         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
838         if (groups_per_page == 0)
839                 groups_per_page = 1;
840
841         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
842         if (groups_per_page > 1) {
843                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
844                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
845                 if (bh == NULL) {
846                         err = -ENOMEM;
847                         goto out;
848                 }
849         } else
850                 bh = &bhs;
851
852         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
853
854         /* read all groups the page covers into the cache */
855         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
856                 if (group >= ngroups)
857                         break;
858
859                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
860                 /*
861                  * If page is uptodate then we came here after online resize
862                  * which added some new uninitialized group info structs, so
863                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
864                  * which may be currently in use by an allocating task.
865                  */
866                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
867                         bh[i] = NULL;
868                         continue;
869                 }
870                 if (!(bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group))) {
871                         err = -ENOMEM;
872                         goto out;
873                 }
874                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
875         }
876
877         /* wait for I/O completion */
878         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
879                 if (bh[i] && ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i])) {
880                         err = -EIO;
881                         goto out;
882                 }
883         }
884
885         first_block = page->index * blocks_per_page;
886         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
887                 group = (first_block + i) >> 1;
888                 if (group >= ngroups)
889                         break;
890
891                 if (!bh[group - first_group])
892                         /* skip initialized uptodate buddy */
893                         continue;
894
895                 /*
896                  * data carry information regarding this
897                  * particular group in the format specified
898                  * above
899                  *
900                  */
901                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
902                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
903
904                 /*
905                  * We place the buddy block and bitmap block
906                  * close together
907                  */
908                 if ((first_block + i) & 1) {
909                         /* this is block of buddy */
910                         BUG_ON(incore == NULL);
911                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
912                                 group, page->index, i * blocksize);
913                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
914                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
915                         grinfo->bb_fragments = 0;
916                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
917                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
918                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
919                         /*
920                          * incore got set to the group block bitmap below
921                          */
922                         ext4_lock_group(sb, group);
923                         /* init the buddy */
924                         memset(data, 0xff, blocksize);
925                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
926                         ext4_unlock_group(sb, group);
927                         incore = NULL;
928                 } else {
929                         /* this is block of bitmap */
930                         BUG_ON(incore != NULL);
931                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
932                                 group, page->index, i * blocksize);
933                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
934
935                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
936                         ext4_lock_group(sb, group);
937                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
938
939                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
940                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
941                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
942                         ext4_unlock_group(sb, group);
943
944                         /* set incore so that the buddy information can be
945                          * generated using this
946                          */
947                         incore = data;
948                 }
949         }
950         SetPageUptodate(page);
951
952 out:
953         if (bh) {
954                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
955                         brelse(bh[i]);
956                 if (bh != &bhs)
957                         kfree(bh);
958         }
959         return err;
960 }
961
962 /*
963  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
964  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
965  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
966  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
967  */
968 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
969                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
970 {
971         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
972         int block, pnum, poff;
973         int blocks_per_page;
974         struct page *page;
975
976         e4b->bd_buddy_page = NULL;
977         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
978
979         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
980         /*
981          * the buddy cache inode stores the block bitmap
982          * and buddy information in consecutive blocks.
983          * So for each group we need two blocks.
984          */
985         block = group * 2;
986         pnum = block / blocks_per_page;
987         poff = block % blocks_per_page;
988         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
989         if (!page)
990                 return -EIO;
991         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
992         e4b->bd_bitmap_page = page;
993         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
994
995         if (blocks_per_page >= 2) {
996                 /* buddy and bitmap are on the same page */
997                 return 0;
998         }
999
1000         block++;
1001         pnum = block / blocks_per_page;
1002         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1003         if (!page)
1004                 return -EIO;
1005         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1006         e4b->bd_buddy_page = page;
1007         return 0;
1008 }
1009
1010 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1011 {
1012         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1013                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1014                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1015         }
1016         if (e4b->bd_buddy_page) {
1017                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1018                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1019         }
1020 }
1021
1022 /*
1023  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1024  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1025  * calling this routine!
1026  */
1027 static noinline_for_stack
1028 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1029 {
1030
1031         struct ext4_group_info *this_grp;
1032         struct ext4_buddy e4b;
1033         struct page *page;
1034         int ret = 0;
1035
1036         might_sleep();
1037         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1038         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1039         /*
1040          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1041          * page which map to the group from which we are already
1042          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1043          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1044          * would have pinned buddy page to page cache.
1045          */
1046         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1047         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1048                 /*
1049                  * somebody initialized the group
1050                  * return without doing anything
1051                  */
1052                 goto err;
1053         }
1054
1055         page = e4b.bd_bitmap_page;
1056         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1057         if (ret)
1058                 goto err;
1059         if (!PageUptodate(page)) {
1060                 ret = -EIO;
1061                 goto err;
1062         }
1063         mark_page_accessed(page);
1064
1065         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1066                 /*
1067                  * If both the bitmap and buddy are in
1068                  * the same page we don't need to force
1069                  * init the buddy
1070                  */
1071                 ret = 0;
1072                 goto err;
1073         }
1074         /* init buddy cache */
1075         page = e4b.bd_buddy_page;
1076         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1077         if (ret)
1078                 goto err;
1079         if (!PageUptodate(page)) {
1080                 ret = -EIO;
1081                 goto err;
1082         }
1083         mark_page_accessed(page);
1084 err:
1085         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1086         return ret;
1087 }
1088
1089 /*
1090  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1091  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1092  * calling this routine!
1093  */
1094 static noinline_for_stack int
1095 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1096                                         struct ext4_buddy *e4b)
1097 {
1098         int blocks_per_page;
1099         int block;
1100         int pnum;
1101         int poff;
1102         struct page *page;
1103         int ret;
1104         struct ext4_group_info *grp;
1105         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1106         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1107
1108         might_sleep();
1109         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1110
1111         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1112         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1113
1114         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1115         e4b->bd_info = grp;
1116         e4b->bd_sb = sb;
1117         e4b->bd_group = group;
1118         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1119         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1120
1121         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1122                 /*
1123                  * we need full data about the group
1124                  * to make a good selection
1125                  */
1126                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1127                 if (ret)
1128                         return ret;
1129         }
1130
1131         /*
1132          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1133          * and buddy information in consecutive blocks.
1134          * So for each group we need two blocks.
1135          */
1136         block = group * 2;
1137         pnum = block / blocks_per_page;
1138         poff = block % blocks_per_page;
1139
1140         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1141          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1142         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1143         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1144                 if (page)
1145                         /*
1146                          * drop the page reference and try
1147                          * to get the page with lock. If we
1148                          * are not uptodate that implies
1149                          * somebody just created the page but
1150                          * is yet to initialize the same. So
1151                          * wait for it to initialize.
1152                          */
1153                         page_cache_release(page);
1154                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1155                 if (page) {
1156                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1157                         if (!PageUptodate(page)) {
1158                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1159                                 if (ret) {
1160                                         unlock_page(page);
1161                                         goto err;
1162                                 }
1163                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1164                                                (poff * sb->s_blocksize));
1165                         }
1166                         unlock_page(page);
1167                 }
1168         }
1169         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1170                 ret = -EIO;
1171                 goto err;
1172         }
1173         e4b->bd_bitmap_page = page;
1174         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1175         mark_page_accessed(page);
1176
1177         block++;
1178         pnum = block / blocks_per_page;
1179         poff = block % blocks_per_page;
1180
1181         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1182         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1183                 if (page)
1184                         page_cache_release(page);
1185                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1186                 if (page) {
1187                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1188                         if (!PageUptodate(page)) {
1189                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1190                                 if (ret) {
1191                                         unlock_page(page);
1192                                         goto err;
1193                                 }
1194                         }
1195                         unlock_page(page);
1196                 }
1197         }
1198         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1199                 ret = -EIO;
1200                 goto err;
1201         }
1202         e4b->bd_buddy_page = page;
1203         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1204         mark_page_accessed(page);
1205
1206         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1207         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1208
1209         return 0;
1210
1211 err:
1212         if (page)
1213                 page_cache_release(page);
1214         if (e4b->bd_bitmap_page)
1215                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1216         if (e4b->bd_buddy_page)
1217                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1218         e4b->bd_buddy = NULL;
1219         e4b->bd_bitmap = NULL;
1220         return ret;
1221 }
1222
1223 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1224 {
1225         if (e4b->bd_bitmap_page)
1226                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1227         if (e4b->bd_buddy_page)
1228                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1229 }
1230
1231
1232 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1233 {
1234         int order = 1;
1235         void *bb;
1236
1237         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1238         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1239
1240         bb = e4b->bd_buddy;
1241         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1242                 block = block >> 1;
1243                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1244                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1245                         return order;
1246                 }
1247                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1248                 order++;
1249         }
1250         return 0;
1251 }
1252
1253 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1254 {
1255         __u32 *addr;
1256
1257         len = cur + len;
1258         while (cur < len) {
1259                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1260                         /* fast path: clear whole word at once */
1261                         addr = bm + (cur >> 3);
1262                         *addr = 0;
1263                         cur += 32;
1264                         continue;
1265                 }
1266                 mb_clear_bit(cur, bm);
1267                 cur++;
1268         }
1269 }
1270
1271 /* clear bits in given range
1272  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1273  */
1274 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1275 {
1276         __u32 *addr;
1277         int zero_bit = -1;
1278
1279         len = cur + len;
1280         while (cur < len) {
1281                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1282                         /* fast path: clear whole word at once */
1283                         addr = bm + (cur >> 3);
1284                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1285                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1286                         *addr = 0;
1287                         cur += 32;
1288                         continue;
1289                 }
1290                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1291                         zero_bit = cur;
1292                 cur++;
1293         }
1294
1295         return zero_bit;
1296 }
1297
1298 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1299 {
1300         __u32 *addr;
1301
1302         len = cur + len;
1303         while (cur < len) {
1304                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1305                         /* fast path: set whole word at once */
1306                         addr = bm + (cur >> 3);
1307                         *addr = 0xffffffff;
1308                         cur += 32;
1309                         continue;
1310                 }
1311                 mb_set_bit(cur, bm);
1312                 cur++;
1313         }
1314 }
1315
1316 /*
1317  * _________________________________________________________________ */
1318
1319 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1320 {
1321         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1322                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1323                 (*bit) -= side;
1324                 return 1;
1325         }
1326         else {
1327                 (*bit) += side;
1328                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1329                 return -1;
1330         }
1331 }
1332
1333 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1334 {
1335         int max;
1336         int order = 1;
1337         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1338
1339         while (buddy) {
1340                 void *buddy2;
1341
1342                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1343                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1344                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1345                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1346                  * align with upper layer and then go up.
1347                  * Releasing entire group is all about clearing
1348                  * single bit of highest order buddy.
1349                  */
1350
1351                 /* Example:
1352                  * ---------------------------------
1353                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1354                  * ---------------------------------
1355                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1356                  * ---------------------------------
1357                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1358                  *      \_____________________/
1359                  *
1360                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1361                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1362                  * decrease bb_counters and extend range to
1363                  * [0; 6]
1364                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1365                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1366                  * [0; 5].
1367                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1368                  */
1369
1370
1371                 if (first & 1)
1372                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1373                 if (!(last & 1))
1374                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1375                 if (first > last)
1376                         break;
1377                 order++;
1378
1379                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1380                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1381                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1382                         break;
1383                 }
1384                 first >>= 1;
1385                 last >>= 1;
1386                 buddy = buddy2;
1387         }
1388 }
1389
1390 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1391                            int first, int count)
1392 {
1393         int left_is_free = 0;
1394         int right_is_free = 0;
1395         int block;
1396         int last = first + count - 1;
1397         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1398
1399         if (WARN_ON(count == 0))
1400                 return;
1401         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1402         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1403         mb_check_buddy(e4b);
1404         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1405
1406         e4b->bd_info->bb_free += count;
1407         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1408                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1409
1410         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1411          * clear range and then check right neighbour
1412          */
1413         if (first != 0)
1414                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1415         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1416         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1417                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1418
1419         if (unlikely(block != -1)) {
1420                 ext4_fsblk_t blocknr;
1421
1422                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1423                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1424                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1425                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1426                                       blocknr,
1427                                       "freeing already freed block "
1428                                       "(bit %u)", block);
1429                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1430                 goto done;
1431         }
1432
1433         /* let's maintain fragments counter */
1434         if (left_is_free && right_is_free)
1435                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1436         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1437                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1438
1439         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1440          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1441          * zero order checks.
1442          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1443          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1444          */
1445         if (first & 1) {
1446                 first += !left_is_free;
1447                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1448         }
1449         if (!(last & 1)) {
1450                 last -= !right_is_free;
1451                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1452         }
1453
1454         if (first <= last)
1455                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1456
1457 done:
1458         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1459         mb_check_buddy(e4b);
1460 }
1461
1462 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1463                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1464 {
1465         int next = block;
1466         int max, order;
1467         void *buddy;
1468
1469         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1470         BUG_ON(ex == NULL);
1471
1472         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1473         BUG_ON(buddy == NULL);
1474         BUG_ON(block >= max);
1475         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1476                 ex->fe_len = 0;
1477                 ex->fe_start = 0;
1478                 ex->fe_group = 0;
1479                 return 0;
1480         }
1481
1482         /* find actual order */
1483         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1484         block = block >> order;
1485
1486         ex->fe_len = 1 << order;
1487         ex->fe_start = block << order;
1488         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1489
1490         /* calc difference from given start */
1491         next = next - ex->fe_start;
1492         ex->fe_len -= next;
1493         ex->fe_start += next;
1494
1495         while (needed > ex->fe_len &&
1496                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1497
1498                 if (block + 1 >= max)
1499                         break;
1500
1501                 next = (block + 1) * (1 << order);
1502                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1503                         break;
1504
1505                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1506
1507                 block = next >> order;
1508                 ex->fe_len += 1 << order;
1509         }
1510
1511         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1512         return ex->fe_len;
1513 }
1514
1515 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1516 {
1517         int ord;
1518         int mlen = 0;
1519         int max = 0;
1520         int cur;
1521         int start = ex->fe_start;
1522         int len = ex->fe_len;
1523         unsigned ret = 0;
1524         int len0 = len;
1525         void *buddy;
1526
1527         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1528         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1529         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1530         mb_check_buddy(e4b);
1531         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1532
1533         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1534         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1535                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1536
1537         /* let's maintain fragments counter */
1538         if (start != 0)
1539                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1540         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1541                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1542         if (mlen && max)
1543                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1544         else if (!mlen && !max)
1545                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1546
1547         /* let's maintain buddy itself */
1548         while (len) {
1549                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1550
1551                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1552                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1553                         mlen = 1 << ord;
1554                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1555                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1556                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1557                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1558                         start += mlen;
1559                         len -= mlen;
1560                         BUG_ON(len < 0);
1561                         continue;
1562                 }
1563
1564                 /* store for history */
1565                 if (ret == 0)
1566                         ret = len | (ord << 16);
1567
1568                 /* we have to split large buddy */
1569                 BUG_ON(ord <= 0);
1570                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1571                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1572                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1573
1574                 ord--;
1575                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1576                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1577                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1578                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1579                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1580                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1581         }
1582         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1583
1584         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1585         mb_check_buddy(e4b);
1586
1587         return ret;
1588 }
1589
1590 /*
1591  * Must be called under group lock!
1592  */
1593 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1594                                         struct ext4_buddy *e4b)
1595 {
1596         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1597         int ret;
1598
1599         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1600         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1601
1602         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1603         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1604         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1605
1606         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1607          * allocated blocks for history */
1608         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1609
1610         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1611         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1612         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1613
1614         /*
1615          * take the page reference. We want the page to be pinned
1616          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1617          * group until we update the bitmap. That would mean we
1618          * double allocate blocks. The reference is dropped
1619          * in ext4_mb_release_context
1620          */
1621         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1622         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1623         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1624         get_page(ac->ac_buddy_page);
1625         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1626         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1627                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1628                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1629                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1630                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1631         }
1632 }
1633
1634 /*
1635  * regular allocator, for general purposes allocation
1636  */
1637
1638 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1639                                         struct ext4_buddy *e4b,
1640                                         int finish_group)
1641 {
1642         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1643         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1644         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1645         struct ext4_free_extent ex;
1646         int max;
1647
1648         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1649                 return;
1650         /*
1651          * We don't want to scan for a whole year
1652          */
1653         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1654                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1655                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1656                 return;
1657         }
1658
1659         /*
1660          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1661          */
1662         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1663                 return;
1664
1665         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1666                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1667                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1668                  * when it was found (within this lock-unlock
1669                  * period or not) */
1670                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1671                 if (max >= gex->fe_len) {
1672                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1673                         return;
1674                 }
1675         }
1676 }
1677
1678 /*
1679  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1680  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1681  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1682  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1683  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1684  * mballoc can't find good enough extent.
1685  *
1686  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1687  */
1688 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1689                                         struct ext4_free_extent *ex,
1690                                         struct ext4_buddy *e4b)
1691 {
1692         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1693         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1694
1695         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1696         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1697         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1698         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1699
1700         ac->ac_found++;
1701
1702         /*
1703          * The special case - take what you catch first
1704          */
1705         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1706                 *bex = *ex;
1707                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1708                 return;
1709         }
1710
1711         /*
1712          * Let's check whether the chuck is good enough
1713          */
1714         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1715                 *bex = *ex;
1716                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1717                 return;
1718         }
1719
1720         /*
1721          * If this is first found extent, just store it in the context
1722          */
1723         if (bex->fe_len == 0) {
1724                 *bex = *ex;
1725                 return;
1726         }
1727
1728         /*
1729          * If new found extent is better, store it in the context
1730          */
1731         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1732                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1733                  * larger than previous best one is better */
1734                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1735                         *bex = *ex;
1736         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1737                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1738                  * an extent that still satisfy the request, but is
1739                  * smaller than previous one */
1740                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1741                         *bex = *ex;
1742         }
1743
1744         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1745 }
1746
1747 static noinline_for_stack
1748 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1749                                         struct ext4_buddy *e4b)
1750 {
1751         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1752         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1753         int max;
1754         int err;
1755
1756         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1757         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1758         if (err)
1759                 return err;
1760
1761         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1762         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1763
1764         if (max > 0) {
1765                 ac->ac_b_ex = ex;
1766                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1767         }
1768
1769         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1770         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1771
1772         return 0;
1773 }
1774
1775 static noinline_for_stack
1776 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1777                                 struct ext4_buddy *e4b)
1778 {
1779         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1780         int max;
1781         int err;
1782         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1783         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1784         struct ext4_free_extent ex;
1785
1786         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1787                 return 0;
1788         if (grp->bb_free == 0)
1789                 return 0;
1790
1791         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1792         if (err)
1793                 return err;
1794
1795         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1796         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1797                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1798
1799         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1800                 ext4_fsblk_t start;
1801
1802                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1803                         ex.fe_start;
1804                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1805                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1806                         ac->ac_found++;
1807                         ac->ac_b_ex = ex;
1808                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1809                 }
1810         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1811                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1812                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1813                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1814                 ac->ac_found++;
1815                 ac->ac_b_ex = ex;
1816                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1817         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1818                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1819                  * number of blocks to an existing extent */
1820                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1821                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1822                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1823                 ac->ac_found++;
1824                 ac->ac_b_ex = ex;
1825                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1826         }
1827         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1828         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1829
1830         return 0;
1831 }
1832
1833 /*
1834  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1835  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1836  */
1837 static noinline_for_stack
1838 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1839                                         struct ext4_buddy *e4b)
1840 {
1841         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1842         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1843         void *buddy;
1844         int i;
1845         int k;
1846         int max;
1847
1848         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1849         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1850                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1851                         continue;
1852
1853                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1854                 BUG_ON(buddy == NULL);
1855
1856                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1857                 BUG_ON(k >= max);
1858
1859                 ac->ac_found++;
1860
1861                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1862                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1863                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1864
1865                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1866
1867                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1868
1869                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1870                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1871
1872                 break;
1873         }
1874 }
1875
1876 /*
1877  * The routine scans the group and measures all found extents.
1878  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1879  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1880  */
1881 static noinline_for_stack
1882 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1883                                         struct ext4_buddy *e4b)
1884 {
1885         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1886         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1887         struct ext4_free_extent ex;
1888         int i;
1889         int free;
1890
1891         free = e4b->bd_info->bb_free;
1892         BUG_ON(free <= 0);
1893
1894         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1895
1896         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1897                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1898                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1899                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1900                         /*
1901                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1902                          * free blocks even though group info says we
1903                          * we have free blocks
1904                          */
1905                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1906                                         "%d free clusters as per "
1907                                         "group info. But bitmap says 0",
1908                                         free);
1909                         break;
1910                 }
1911
1912                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1913                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1914                 if (free < ex.fe_len) {
1915                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1916                                         "%d free clusters as per "
1917                                         "group info. But got %d blocks",
1918                                         free, ex.fe_len);
1919                         /*
1920                          * The number of free blocks differs. This mostly
1921                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1922                          * without claiming the space.
1923                          */
1924                         break;
1925                 }
1926
1927                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1928
1929                 i += ex.fe_len;
1930                 free -= ex.fe_len;
1931         }
1932
1933         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1934 }
1935
1936 /*
1937  * This is a special case for storages like raid5
1938  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1939  */
1940 static noinline_for_stack
1941 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1942                                  struct ext4_buddy *e4b)
1943 {
1944         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1945         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1946         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1947         struct ext4_free_extent ex;
1948         ext4_fsblk_t first_group_block;
1949         ext4_fsblk_t a;
1950         ext4_grpblk_t i;
1951         int max;
1952
1953         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1954
1955         /* find first stripe-aligned block in group */
1956         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1957
1958         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1959         do_div(a, sbi->s_stripe);
1960         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1961
1962         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1963                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1964                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
1965                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1966                                 ac->ac_found++;
1967                                 ac->ac_b_ex = ex;
1968                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1969                                 break;
1970                         }
1971                 }
1972                 i += sbi->s_stripe;
1973         }
1974 }
1975
1976 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1977 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1978                                 ext4_group_t group, int cr)
1979 {
1980         unsigned free, fragments;
1981         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1982         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1983
1984         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1985
1986         free = grp->bb_free;
1987         if (free == 0)
1988                 return 0;
1989         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
1990                 return 0;
1991
1992         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1993         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1994                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1995                 if (ret)
1996                         return 0;
1997         }
1998
1999         fragments = grp->bb_fragments;
2000         if (fragments == 0)
2001                 return 0;
2002
2003         switch (cr) {
2004         case 0:
2005                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2006
2007                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2008                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2009                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2010                     ((group % flex_size) == 0))
2011                         return 0;
2012
2013                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2014                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2015                         return 1;
2016
2017                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2018                         return 0;
2019
2020                 return 1;
2021         case 1:
2022                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2023                         return 1;
2024                 break;
2025         case 2:
2026                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2027                         return 1;
2028                 break;
2029         case 3:
2030                 return 1;
2031         default:
2032                 BUG();
2033         }
2034
2035         return 0;
2036 }
2037
2038 static noinline_for_stack int
2039 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2040 {
2041         ext4_group_t ngroups, group, i;
2042         int cr;
2043         int err = 0;
2044         struct ext4_sb_info *sbi;
2045         struct super_block *sb;
2046         struct ext4_buddy e4b;
2047
2048         sb = ac->ac_sb;
2049         sbi = EXT4_SB(sb);
2050         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2051         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2052         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2053                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2054
2055         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2056
2057         /* first, try the goal */
2058         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2059         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2060                 goto out;
2061
2062         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2063                 goto out;
2064
2065         /*
2066          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2067          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2068          * try exact allocation using buddy.
2069          */
2070         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2071         ac->ac_2order = 0;
2072         /*
2073          * We search using buddy data only if the order of the request
2074          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2075          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2076          */
2077         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2078                 /*
2079                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2080                  */
2081                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2082                         ac->ac_2order = i - 1;
2083         }
2084
2085         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2086         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2087                 /* TBD: may be hot point */
2088                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2089                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2090                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2091                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2092         }
2093
2094         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2095         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2096         /*
2097          * cr == 0 try to get exact allocation,
2098          * cr == 3  try to get anything
2099          */
2100 repeat:
2101         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2102                 ac->ac_criteria = cr;
2103                 /*
2104                  * searching for the right group start
2105                  * from the goal value specified
2106                  */
2107                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2108
2109                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2110                         /*
2111                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2112                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2113                          */
2114                         if (group >= ngroups)
2115                                 group = 0;
2116
2117                         /* This now checks without needing the buddy page */
2118                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2119                                 continue;
2120
2121                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2122                         if (err)
2123                                 goto out;
2124
2125                         ext4_lock_group(sb, group);
2126
2127                         /*
2128                          * We need to check again after locking the
2129                          * block group
2130                          */
2131                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2132                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2133                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2134                                 continue;
2135                         }
2136
2137                         ac->ac_groups_scanned++;
2138                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2139                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2140                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2141                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2142                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2143                         else
2144                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2145
2146                         ext4_unlock_group(sb, group);
2147                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2148
2149                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2150                                 break;
2151                 }
2152         }
2153
2154         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2155             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2156                 /*
2157                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2158                  * the best chunk we've found so far
2159                  */
2160
2161                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2162                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2163                         /*
2164                          * Someone more lucky has already allocated it.
2165                          * The only thing we can do is just take first
2166                          * found block(s)
2167                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2168                          */
2169                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2170                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2171                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2172                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2173                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2174                         cr = 3;
2175                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2176                         goto repeat;
2177                 }
2178         }
2179 out:
2180         return err;
2181 }
2182
2183 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2184 {
2185         struct super_block *sb = seq->private;
2186         ext4_group_t group;
2187
2188         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2189                 return NULL;
2190         group = *pos + 1;
2191         return (void *) ((unsigned long) group);
2192 }
2193
2194 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2195 {
2196         struct super_block *sb = seq->private;
2197         ext4_group_t group;
2198
2199         ++*pos;
2200         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2201                 return NULL;
2202         group = *pos + 1;
2203         return (void *) ((unsigned long) group);
2204 }
2205
2206 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2207 {
2208         struct super_block *sb = seq->private;
2209         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2210         int i;
2211         int err, buddy_loaded = 0;
2212         struct ext4_buddy e4b;
2213         struct ext4_group_info *grinfo;
2214         struct sg {
2215                 struct ext4_group_info info;
2216                 ext4_grpblk_t counters[16];
2217         } sg;
2218
2219         group--;
2220         if (group == 0)
2221                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2222                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2223                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2224                            "group", "free", "frags", "first",
2225                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2226                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2227
2228         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2229                 sizeof(struct ext4_group_info);
2230         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2231         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2232         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2233                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2234                 if (err) {
2235                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2236                         return 0;
2237                 }
2238                 buddy_loaded = 1;
2239         }
2240
2241         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2242
2243         if (buddy_loaded)
2244                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2245
2246         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2247                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2248         for (i = 0; i <= 13; i++)
2249                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2250                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2251         seq_printf(seq, " ]\n");
2252
2253         return 0;
2254 }
2255
2256 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2257 {
2258 }
2259
2260 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2261         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2262         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2263         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2264         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2265 };
2266
2267 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2268 {
2269         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2270         int rc;
2271
2272         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2273         if (rc == 0) {
2274                 struct seq_file *m = file->private_data;
2275                 m->private = sb;
2276         }
2277         return rc;
2278
2279 }
2280
2281 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2282         .owner          = THIS_MODULE,
2283         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2284         .read           = seq_read,
2285         .llseek         = seq_lseek,
2286         .release        = seq_release,
2287 };
2288
2289 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2290 {
2291         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2292         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2293
2294         BUG_ON(!cachep);
2295         return cachep;
2296 }
2297
2298 /*
2299  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2300  * of groups
2301  */
2302 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2303 {
2304         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2305         unsigned size;
2306         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2307
2308         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2309                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2310         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2311                 return 0;
2312
2313         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2314         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2315         if (!new_groupinfo) {
2316                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2317                 return -ENOMEM;
2318         }
2319         if (sbi->s_group_info) {
2320                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2321                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2322                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2323         }
2324         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2325         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2326         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2327                    sbi->s_group_info_size);
2328         return 0;
2329 }
2330
2331 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2332 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2333                           struct ext4_group_desc *desc)
2334 {
2335         int i;
2336         int metalen = 0;
2337         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2338         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2339         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2340
2341         /*
2342          * First check if this group is the first of a reserved block.
2343          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2344          * to ext4_group_info structures
2345          */
2346         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2347                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2348                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2349                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2350                 if (meta_group_info == NULL) {
2351                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2352                                  "for a buddy group");
2353                         goto exit_meta_group_info;
2354                 }
2355                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2356                         meta_group_info;
2357         }
2358
2359         meta_group_info =
2360                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2361         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2362
2363         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL);
2364         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2365                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2366                 goto exit_group_info;
2367         }
2368         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2369                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2370
2371         /*
2372          * initialize bb_free to be able to skip
2373          * empty groups without initialization
2374          */
2375         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2376                 meta_group_info[i]->bb_free =
2377                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2378         } else {
2379                 meta_group_info[i]->bb_free =
2380                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2381         }
2382
2383         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2384         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2385         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2386         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2387
2388 #ifdef DOUBLE_CHECK
2389         {
2390                 struct buffer_head *bh;
2391                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2392                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2393                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2394                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2395                 BUG_ON(bh == NULL);
2396                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2397                         sb->s_blocksize);
2398                 put_bh(bh);
2399         }
2400 #endif
2401
2402         return 0;
2403
2404 exit_group_info:
2405         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2406         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2407                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2408                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2409         }
2410 exit_meta_group_info:
2411         return -ENOMEM;
2412 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2413
2414 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2415 {
2416         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2417         ext4_group_t i;
2418         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2419         int err;
2420         struct ext4_group_desc *desc;
2421         struct kmem_cache *cachep;
2422
2423         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2424         if (err)
2425                 return err;
2426
2427         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2428         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2429                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2430                 goto err_freesgi;
2431         }
2432         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2433          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2434          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2435          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2436         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2437         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2438         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2439                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2440                 if (desc == NULL) {
2441                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2442                         goto err_freebuddy;
2443                 }
2444                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2445                         goto err_freebuddy;
2446         }
2447
2448         return 0;
2449
2450 err_freebuddy:
2451         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2452         while (i-- > 0)
2453                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2454         i = sbi->s_group_info_size;
2455         while (i-- > 0)
2456                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2457         iput(sbi->s_buddy_cache);
2458 err_freesgi:
2459         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2460         return -ENOMEM;
2461 }
2462
2463 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2464 {
2465         int i;
2466
2467         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2468                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2469                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2470                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2471         }
2472 }
2473
2474 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2475 {
2476         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2477         int slab_size;
2478         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2479         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2480         struct kmem_cache *cachep;
2481
2482         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2483                 return -EINVAL;
2484
2485         if (unlikely(cache_index < 0))
2486                 cache_index = 0;
2487
2488         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2489         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2490                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2491                 return 0;       /* Already created */
2492         }
2493
2494         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2495                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2496
2497         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2498                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2499                                         NULL);
2500
2501         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2502
2503         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2504         if (!cachep) {
2505                 printk(KERN_EMERG
2506                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2507                 return -ENOMEM;
2508         }
2509
2510         return 0;
2511 }
2512
2513 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2514 {
2515         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2516         unsigned i, j;
2517         unsigned offset;
2518         unsigned max;
2519         int ret;
2520
2521         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2522
2523         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2524         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2525                 ret = -ENOMEM;
2526                 goto out;
2527         }
2528
2529         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2530         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2531         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2532                 ret = -ENOMEM;
2533                 goto out;
2534         }
2535
2536         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2537         if (ret < 0)
2538                 goto out;
2539
2540         /* order 0 is regular bitmap */
2541         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2542         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2543
2544         i = 1;
2545         offset = 0;
2546         max = sb->s_blocksize << 2;
2547         do {
2548                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2549                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2550                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2551                 max = max >> 1;
2552                 i++;
2553         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2554
2555         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2556         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2557
2558         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2559         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2560         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2561         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2562         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2563         /*
2564          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2565          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2566          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2567          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2568          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2569          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2570          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2571          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2572          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2573          * which seems reasonable as a default.
2574          */
2575         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2576                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2577         /*
2578          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2579          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2580          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2581          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2582          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2583          * the stripes.
2584          */
2585         if (sbi->s_stripe > 1) {
2586                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2587                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2588         }
2589
2590         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2591         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2592                 ret = -ENOMEM;
2593                 goto out_free_groupinfo_slab;
2594         }
2595         for_each_possible_cpu(i) {
2596                 struct ext4_locality_group *lg;
2597                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2598                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2599                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2600                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2601                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2602         }
2603
2604         /* init file for buddy data */
2605         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2606         if (ret != 0)
2607                 goto out_free_locality_groups;
2608
2609         if (sbi->s_proc)
2610                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2611                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2612
2613         return 0;
2614
2615 out_free_locality_groups:
2616         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2617         sbi->s_locality_groups = NULL;
2618 out_free_groupinfo_slab:
2619         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2620 out:
2621         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2622         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2623         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2624         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2625         return ret;
2626 }
2627
2628 /* need to called with the ext4 group lock held */
2629 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2630 {
2631         struct ext4_prealloc_space *pa;
2632         struct list_head *cur, *tmp;
2633         int count = 0;
2634
2635         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2636                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2637                 list_del(&pa->pa_group_list);
2638                 count++;
2639                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2640         }
2641         if (count)
2642                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2643
2644 }
2645
2646 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2647 {
2648         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2649         ext4_group_t i;
2650         int num_meta_group_infos;
2651         struct ext4_group_info *grinfo;
2652         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2653         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2654
2655         if (sbi->s_proc)
2656                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2657
2658         if (sbi->s_group_info) {
2659                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2660                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2661 #ifdef DOUBLE_CHECK
2662                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2663 #endif
2664                         ext4_lock_group(sb, i);
2665                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2666                         ext4_unlock_group(sb, i);
2667                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2668                 }
2669                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2670                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2671                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2672                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2673                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2674                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2675         }
2676         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2677         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2678         if (sbi->s_buddy_cache)
2679                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2680         if (sbi->s_mb_stats) {
2681                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2682                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2683                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2684                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2685                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2686                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2687                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2688                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2689                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2690                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2691                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2692                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2693                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2694                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2695                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2696                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2697                                 sbi->s_mb_generation_time);
2698                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2699                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2700                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2701                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2702         }
2703
2704         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2705
2706         return 0;
2707 }
2708
2709 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2710                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2711 {
2712         ext4_fsblk_t discard_block;
2713
2714         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2715                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2716         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2717         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2718                         (unsigned long long) discard_block, count);
2719         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2720 }
2721
2722 /*
2723  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2724  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2725  */
2726 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2727                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2728                                     int rc)
2729 {
2730         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2731         struct ext4_buddy e4b;
2732         struct ext4_group_info *db;
2733         int err, count = 0, count2 = 0;
2734
2735         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2736                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2737
2738         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2739                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2740                                          entry->efd_start_cluster,
2741                                          entry->efd_count);
2742                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2743                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2744                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2745                                  " with %d", entry->efd_group,
2746                                  entry->efd_start_cluster,
2747                                  entry->efd_count, err);
2748         }
2749
2750         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2751         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2752         BUG_ON(err != 0);
2753
2754
2755         db = e4b.bd_info;
2756         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2757         count += entry->efd_count;
2758         count2++;
2759         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2760         /* Take it out of per group rb tree */
2761         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2762         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2763
2764         /*
2765          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2766          * ext4_trim_fs can trim it.
2767          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2768          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2769          */
2770         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2771                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2772
2773         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2774                 /* No more items in the per group rb tree
2775                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2776                  */
2777                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2778                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2779         }
2780         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2781         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2782         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2783
2784         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2785 }
2786
2787 int __init ext4_init_mballoc(void)
2788 {
2789         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2790                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2791         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2792                 return -ENOMEM;
2793
2794         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2795                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2796         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2797                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2798                 return -ENOMEM;
2799         }
2800
2801         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2802                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2803         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2804                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2805                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2806                 return -ENOMEM;
2807         }
2808         return 0;
2809 }
2810
2811 void ext4_exit_mballoc(void)
2812 {
2813         /*
2814          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2815          * before destroying the slab cache.
2816          */
2817         rcu_barrier();
2818         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2819         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2820         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2821         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2822 }
2823
2824
2825 /*
2826  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2827  * Returns 0 if success or error code
2828  */
2829 static noinline_for_stack int
2830 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2831                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2832 {
2833         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2834         struct ext4_group_desc *gdp;
2835         struct buffer_head *gdp_bh;
2836         struct ext4_sb_info *sbi;
2837         struct super_block *sb;
2838         ext4_fsblk_t block;
2839         int err, len;
2840
2841         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2842         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2843
2844         sb = ac->ac_sb;
2845         sbi = EXT4_SB(sb);
2846
2847         err = -EIO;
2848         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2849         if (!bitmap_bh)
2850                 goto out_err;
2851
2852         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2853         if (err)
2854                 goto out_err;
2855
2856         err = -EIO;
2857         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2858         if (!gdp)
2859                 goto out_err;
2860
2861         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2862                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2863
2864         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2865         if (err)
2866                 goto out_err;
2867
2868         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2869
2870         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2871         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2872                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2873                            "fs metadata", block, block+len);
2874                 /* File system mounted not to panic on error
2875                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2876                  * We leak some of the blocks here.
2877                  */
2878                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2879                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2880                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2881                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2882                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2883                 if (!err)
2884                         err = -EAGAIN;
2885                 goto out_err;
2886         }
2887
2888         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2889 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2890         {
2891                 int i;
2892                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2893                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2894                                                 bitmap_bh->b_data));
2895                 }
2896         }
2897 #endif
2898         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2899                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2900         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2901                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2902                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2903                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2904                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2905         }
2906         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2907         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2908         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2909         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2910
2911         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2912         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2913         /*
2914          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2915          */
2916         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2917                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2918                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2919                                    reserv_clstrs);
2920
2921         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2922                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2923                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2924                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2925                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2926         }
2927
2928         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2929         if (err)
2930                 goto out_err;
2931         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2932
2933 out_err:
2934         brelse(bitmap_bh);
2935         return err;
2936 }
2937
2938 /*
2939  * here we normalize request for locality group
2940  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2941  * s_strip if we set the same via mount option.
2942  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2943  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2944  *
2945  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2946  */
2947 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2948 {
2949         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2950         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2951
2952         BUG_ON(lg == NULL);
2953         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2954         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2955                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2956 }
2957
2958 /*
2959  * Normalization means making request better in terms of
2960  * size and alignment
2961  */
2962 static noinline_for_stack void
2963 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2964                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2965 {
2966         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2967         int bsbits, max;
2968         ext4_lblk_t end;
2969         loff_t size, start_off;
2970         loff_t orig_size __maybe_unused;
2971         ext4_lblk_t start;
2972         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2973         struct ext4_prealloc_space *pa;
2974
2975         /* do normalize only data requests, metadata requests
2976            do not need preallocation */
2977         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2978                 return;
2979
2980         /* sometime caller may want exact blocks */
2981         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2982                 return;
2983
2984         /* caller may indicate that preallocation isn't
2985          * required (it's a tail, for example) */
2986         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2987                 return;
2988
2989         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2990                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2991                 return ;
2992         }
2993
2994         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2995
2996         /* first, let's learn actual file size
2997          * given current request is allocated */
2998         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
2999         size = size << bsbits;
3000         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3001                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3002         orig_size = size;
3003
3004         /* max size of free chunks */
3005         max = 2 << bsbits;
3006
3007 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3008                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3009
3010         /* first, try to predict filesize */
3011         /* XXX: should this table be tunable? */
3012         start_off = 0;
3013         if (size <= 16 * 1024) {
3014                 size = 16 * 1024;
3015         } else if (size <= 32 * 1024) {
3016                 size = 32 * 1024;
3017         } else if (size <= 64 * 1024) {
3018                 size = 64 * 1024;
3019         } else if (size <= 128 * 1024) {
3020                 size = 128 * 1024;
3021         } else if (size <= 256 * 1024) {
3022                 size = 256 * 1024;
3023         } else if (size <= 512 * 1024) {
3024                 size = 512 * 1024;
3025         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3026                 size = 1024 * 1024;
3027         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3028                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3029                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3030                 size = 2 * 1024 * 1024;
3031         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3032                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3033                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3034                 size = 4 * 1024 * 1024;
3035         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3036                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3037                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3038                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3039                 size = 8 * 1024 * 1024;
3040         } else {
3041                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3042                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
3043         }
3044         size = size >> bsbits;
3045         start = start_off >> bsbits;
3046
3047         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3048         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3049                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3050                 start = ar->lleft + 1;
3051         }
3052         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3053                 size -= start + size - ar->lright;
3054
3055         end = start + size;
3056
3057         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3058         rcu_read_lock();
3059         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3060                 ext4_lblk_t pa_end;
3061
3062                 if (pa->pa_deleted)
3063                         continue;
3064                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3065                 if (pa->pa_deleted) {
3066                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3067                         continue;
3068                 }
3069
3070                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3071                                                   pa->pa_len);
3072
3073                 /* PA must not overlap original request */
3074                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3075                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3076
3077                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3078                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3079                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3080                         continue;
3081                 }
3082                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3083
3084                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3085                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3086                         BUG_ON(pa_end < start);
3087                         start = pa_end;
3088                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3089                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3090                         end = pa->pa_lstart;
3091                 }
3092                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3093         }
3094         rcu_read_unlock();
3095         size = end - start;
3096
3097         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3098         rcu_read_lock();
3099         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3100                 ext4_lblk_t pa_end;
3101
3102                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3103                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3104                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3105                                                           pa->pa_len);
3106                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3107                 }
3108                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3109         }
3110         rcu_read_unlock();
3111
3112         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3113                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3114                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3115                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3116                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3117                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3118         }
3119         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3120                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3121         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3122
3123         /* now prepare goal request */
3124
3125         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3126          * placement or satisfy big request as is */
3127         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3128         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3129
3130         /* define goal start in order to merge */
3131         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3132                 /* merge to the right */
3133                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3134                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3135                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3136                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3137         }
3138         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3139                 /* merge to the left */
3140                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3141                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3142                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3143                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3144         }
3145
3146         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3147                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3148 }
3149
3150 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3151 {
3152         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3153
3154         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3155                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3156                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3157                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3158                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3159                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3160                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3161                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3162                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3163                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3164                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3165         }
3166
3167         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3168                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3169         else
3170                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3171 }
3172
3173 /*
3174  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3175  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3176  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3177  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3178  */
3179 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3180 {
3181         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3182         struct ext4_buddy e4b;
3183         int err;
3184
3185         if (pa == NULL) {
3186                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3187                         return;
3188                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3189                 if (err) {
3190                         /*
3191                          * This should never happen since we pin the
3192                          * pages in the ext4_allocation_context so
3193                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3194                          */
3195                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3196                         return;
3197                 }
3198                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3199                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3200                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3201                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3202                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3203                 return;
3204         }
3205         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3206                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3207 }
3208
3209 /*
3210  * use blocks preallocated to inode
3211  */
3212 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3213                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3214 {
3215         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3216         ext4_fsblk_t start;
3217         ext4_fsblk_t end;
3218         int len;
3219
3220         /* found preallocated blocks, use them */
3221         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3222         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3223                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3224         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3225         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3226                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3227         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3228         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3229         ac->ac_pa = pa;
3230
3231         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3232         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3233         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3234         pa->pa_free -= len;
3235
3236         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3237 }
3238
3239 /*
3240  * use blocks preallocated to locality group
3241  */
3242 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3243                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3244 {
3245         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3246
3247         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3248                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3249                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3250         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3251         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3252         ac->ac_pa = pa;
3253
3254         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3255          * possible race when the group is being loaded concurrently
3256          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3257          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3258          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3259          */
3260         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3261 }
3262
3263 /*
3264  * Return the prealloc space that have minimal distance
3265  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3266  * space that is having currently known minimal distance
3267  * from the goal block.
3268  */
3269 static struct ext4_prealloc_space *
3270 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3271                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3272                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3273 {
3274         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3275
3276         if (cpa == NULL) {
3277                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3278                 return pa;
3279         }
3280         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3281         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3282
3283         if (cur_distance <= new_distance)
3284                 return cpa;
3285
3286         /* drop the previous reference */
3287         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3288         atomic_inc(&pa->pa_count);
3289         return pa;
3290 }
3291
3292 /*
3293  * search goal blocks in preallocated space
3294  */
3295 static noinline_for_stack int
3296 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3297 {
3298         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3299         int order, i;
3300         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3301         struct ext4_locality_group *lg;
3302         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3303         ext4_fsblk_t goal_block;
3304
3305         /* only data can be preallocated */
3306         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3307                 return 0;
3308
3309         /* first, try per-file preallocation */
3310         rcu_read_lock();
3311         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3312
3313                 /* all fields in this condition don't change,
3314                  * so we can skip locking for them */
3315                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3316                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3317                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3318                         continue;
3319
3320                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3321                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3322                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3323                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3324                         continue;
3325
3326                 /* found preallocated blocks, use them */
3327                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3328                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3329                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3330                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3331                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3332                         ac->ac_criteria = 10;
3333                         rcu_read_unlock();
3334                         return 1;
3335                 }
3336                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3337         }
3338         rcu_read_unlock();
3339
3340         /* can we use group allocation? */
3341         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3342                 return 0;
3343
3344         /* inode may have no locality group for some reason */
3345         lg = ac->ac_lg;
3346         if (lg == NULL)
3347                 return 0;
3348         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3349         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3350                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3351                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3352
3353         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3354         /*
3355          * search for the prealloc space that is having
3356          * minimal distance from the goal block.
3357          */
3358         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3359                 rcu_read_lock();
3360                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3361                                         pa_inode_list) {
3362                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3363                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3364                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3365
3366                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3367                                                                 pa, cpa);
3368                         }
3369                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3370                 }
3371                 rcu_read_unlock();
3372         }
3373         if (cpa) {
3374                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3375                 ac->ac_criteria = 20;
3376                 return 1;
3377         }
3378         return 0;
3379 }
3380
3381 /*
3382  * the function goes through all block freed in the group
3383  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3384  * buddy must be generated from this bitmap
3385  * Need to be called with the ext4 group lock held
3386  */
3387 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3388                                                 ext4_group_t group)
3389 {
3390         struct rb_node *n;
3391         struct ext4_group_info *grp;
3392         struct ext4_free_data *entry;
3393
3394         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3395         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3396
3397         while (n) {
3398                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3399                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3400                 n = rb_next(n);
3401         }
3402         return;
3403 }
3404
3405 /*
3406  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3407  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3408  * Need to be called with ext4 group lock held
3409  */
3410 static noinline_for_stack
3411 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3412                                         ext4_group_t group)
3413 {
3414         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3415         struct ext4_prealloc_space *pa;
3416         struct list_head *cur;
3417         ext4_group_t groupnr;
3418         ext4_grpblk_t start;
3419         int preallocated = 0;
3420         int len;
3421
3422         /* all form of preallocation discards first load group,
3423          * so the only competing code is preallocation use.
3424          * we don't need any locking here
3425          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3426          * otherwise we could leave used blocks available for
3427          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3428          * is dropping preallocation
3429          */
3430         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3431                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3432                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3433                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3434                                              &groupnr, &start);
3435                 len = pa->pa_len;
3436                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3437                 if (unlikely(len == 0))
3438                         continue;
3439                 BUG_ON(groupnr != group);
3440                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3441                 preallocated += len;
3442         }
3443         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3444 }
3445
3446 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3447 {
3448         struct ext4_prealloc_space *pa;
3449         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3450
3451         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3452         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3453         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3454 }
3455
3456 /*
3457  * drops a reference to preallocated space descriptor
3458  * if this was the last reference and the space is consumed
3459  */
3460 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3461                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3462 {
3463         ext4_group_t grp;
3464         ext4_fsblk_t grp_blk;
3465
3466         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3467         spin_lock(&pa->pa_lock);
3468         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3469                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3470                 return;
3471         }
3472
3473         if (pa->pa_deleted == 1) {
3474                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3475                 return;
3476         }
3477
3478         pa->pa_deleted = 1;
3479         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3480
3481         grp_blk = pa->pa_pstart;
3482         /*
3483          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3484          * next group when pa is used up
3485          */
3486         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3487                 grp_blk--;
3488
3489         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3490
3491         /*
3492          * possible race:
3493          *
3494          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3495          *                                      find block B in PA
3496          *  copy on-disk bitmap to buddy
3497          *                                      mark B in on-disk bitmap
3498          *                                      drop PA from group
3499          *  mark all PAs in buddy
3500          *
3501          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3502          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3503          * against that pair
3504          */
3505         ext4_lock_group(sb, grp);
3506         list_del(&pa->pa_group_list);
3507         ext4_unlock_group(sb, grp);
3508
3509         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3510         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3511         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3512
3513         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3514 }
3515
3516 /*
3517  * creates new preallocated space for given inode
3518  */
3519 static noinline_for_stack int
3520 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3521 {
3522         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3523         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3524         struct ext4_prealloc_space *pa;
3525         struct ext4_group_info *grp;
3526         struct ext4_inode_info *ei;
3527
3528         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3529         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3530         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3531         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3532
3533         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3534         if (pa == NULL)
3535                 return -ENOMEM;
3536
3537         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3538                 int winl;
3539                 int wins;
3540                 int win;
3541                 int offs;
3542
3543                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3544                  * so, found space must get proper lstart
3545                  * to cover original request */
3546                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3547                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3548
3549                 /* we're limited by original request in that
3550                  * logical block must be covered any way
3551                  * winl is window we can move our chunk within */
3552                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3553
3554                 /* also, we should cover whole original request */
3555                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3556
3557                 /* the smallest one defines real window */
3558                 win = min(winl, wins);
3559
3560                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3561                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3562                 if (offs && offs < win)
3563                         win = offs;
3564
3565                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3566                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3567                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3568                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3569         }
3570
3571         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3572          * allocated blocks for history */
3573         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3574
3575         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3576         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3577         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3578         pa->pa_free = pa->pa_len;
3579         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3580         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3581         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3582         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3583         pa->pa_deleted = 0;
3584         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3585
3586         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3587                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3588         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3589
3590         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3591         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3592
3593         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3594         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3595
3596         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3597         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3598
3599         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3600         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3601         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3602
3603         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3604         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3605         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3606
3607         return 0;
3608 }
3609
3610 /*
3611  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3612  */
3613 static noinline_for_stack int
3614 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3615 {
3616         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3617         struct ext4_locality_group *lg;
3618         struct ext4_prealloc_space *pa;
3619         struct ext4_group_info *grp;
3620
3621         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3622         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3623         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3624         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3625
3626         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3627         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3628         if (pa == NULL)
3629                 return -ENOMEM;
3630
3631         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3632          * allocated blocks for history */
3633         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3634
3635         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3636         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3637         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3638         pa->pa_free = pa->pa_len;
3639         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3640         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3641         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3642         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3643         pa->pa_deleted = 0;
3644         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3645
3646         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3647                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3648         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3649
3650         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3651         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3652
3653         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3654         lg = ac->ac_lg;
3655         BUG_ON(lg == NULL);
3656
3657         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3658         pa->pa_inode = NULL;
3659
3660         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3661         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3662         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3663
3664         /*
3665          * We will later add the new pa to the right bucket
3666          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3667          */
3668         return 0;
3669 }
3670
3671 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3672 {
3673         int err;
3674
3675         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3676                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3677         else
3678                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3679         return err;
3680 }
3681
3682 /*
3683  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3684  * in-core bitmap and buddy.
3685  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3686  * nobody else can find/use it.
3687  * the caller MUST hold group/inode locks.
3688  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3689  */
3690 static noinline_for_stack int
3691 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3692                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3693 {
3694         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3695         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3696         unsigned int end;
3697         unsigned int next;
3698         ext4_group_t group;
3699         ext4_grpblk_t bit;
3700         unsigned long long grp_blk_start;
3701         int err = 0;
3702         int free = 0;
3703
3704         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3705         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3706         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3707         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3708         end = bit + pa->pa_len;
3709
3710         while (bit < end) {
3711                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3712                 if (bit >= end)
3713                         break;
3714                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3715                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3716                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3717                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3718                 free += next - bit;
3719
3720                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3721                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3722                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3723                                                next - bit);
3724                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3725                 bit = next + 1;
3726         }
3727         if (free != pa->pa_free) {
3728                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3729                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3730                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3731                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3732                          (unsigned long) pa->pa_len);
3733                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3734                                         free, pa->pa_free);
3735                 /*
3736                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3737                  * from the bitmap and continue.
3738                  */
3739         }
3740         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3741
3742         return err;
3743 }
3744
3745 static noinline_for_stack int
3746 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3747                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3748 {
3749         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3750         ext4_group_t group;
3751         ext4_grpblk_t bit;
3752
3753         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3754         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3755         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3756         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3757         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3758         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3759         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3760
3761         return 0;
3762 }
3763
3764 /*
3765  * releases all preallocations in given group
3766  *
3767  * first, we need to decide discard policy:
3768  * - when do we discard
3769  *   1) ENOSPC
3770  * - how many do we discard
3771  *   1) how many requested
3772  */
3773 static noinline_for_stack int
3774 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3775                                         ext4_group_t group, int needed)
3776 {
3777         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3778         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3779         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3780         struct list_head list;
3781         struct ext4_buddy e4b;
3782         int err;
3783         int busy = 0;
3784         int free = 0;
3785
3786         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3787
3788         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3789                 return 0;
3790
3791         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3792         if (bitmap_bh == NULL) {
3793                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3794                 return 0;
3795         }
3796
3797         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3798         if (err) {
3799                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3800                 put_bh(bitmap_bh);
3801                 return 0;
3802         }
3803
3804         if (needed == 0)
3805                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3806
3807         INIT_LIST_HEAD(&list);
3808 repeat:
3809         ext4_lock_group(sb, group);
3810         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3811                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3812                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3813                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3814                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3815                         busy = 1;
3816                         continue;
3817                 }
3818                 if (pa->pa_deleted) {
3819                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3820                         continue;
3821                 }
3822
3823                 /* seems this one can be freed ... */
3824                 pa->pa_deleted = 1;
3825
3826                 /* we can trust pa_free ... */
3827                 free += pa->pa_free;
3828
3829                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3830
3831                 list_del(&pa->pa_group_list);
3832                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3833         }
3834
3835         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3836         if (free < needed && busy) {
3837                 busy = 0;
3838                 ext4_unlock_group(sb, group);
3839                 cond_resched();
3840                 goto repeat;
3841         }
3842
3843         /* found anything to free? */
3844         if (list_empty(&list)) {
3845                 BUG_ON(free != 0);
3846                 goto out;
3847         }
3848
3849         /* now free all selected PAs */
3850         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3851
3852                 /* remove from object (inode or locality group) */
3853                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3854                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3855                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3856
3857                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3858                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3859                 else
3860                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3861
3862                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3863                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3864         }
3865
3866 out:
3867         ext4_unlock_group(sb, group);
3868         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3869         put_bh(bitmap_bh);
3870         return free;
3871 }
3872
3873 /*
3874  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3875  *
3876  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3877  * We don't want another block to be served from the prealloc
3878  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3879  *
3880  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3881  */
3882 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3883 {
3884         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3885         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3886         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3887         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3888         ext4_group_t group = 0;
3889         struct list_head list;
3890         struct ext4_buddy e4b;
3891         int err;
3892
3893         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3894                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3895                 return;
3896         }
3897
3898         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3899         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3900
3901         INIT_LIST_HEAD(&list);
3902
3903 repeat:
3904         /* first, collect all pa's in the inode */
3905         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3906         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3907                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3908                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3909                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3910                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3911                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3912                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3913                          * use preallocation while we're discarding it */
3914                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3915                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3916                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3917                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3918                         WARN_ON(1);
3919                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3920                         goto repeat;
3921
3922                 }
3923                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3924                         pa->pa_deleted = 1;
3925                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3926                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3927                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3928                         continue;
3929                 }
3930
3931                 /* someone is deleting pa right now */
3932                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3933                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3934
3935                 /* we have to wait here because pa_deleted
3936                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3937                  * the list. as we might be called from
3938                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3939                  * and concurrent thread which is unlinking
3940                  * pa from inode's list may access already
3941                  * freed memory, bad-bad-bad */
3942
3943                 /* XXX: if this happens too often, we can
3944                  * add a flag to force wait only in case
3945                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3946                  * regular truncate */
3947                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3948                 goto repeat;
3949         }
3950         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3951
3952         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3953                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3954                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
3955
3956                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3957                 if (err) {
3958                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3959                                         group);
3960                         continue;
3961                 }
3962
3963                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3964                 if (bitmap_bh == NULL) {
3965                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3966                                         group);
3967                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3968                         continue;
3969                 }
3970
3971                 ext4_lock_group(sb, group);
3972                 list_del(&pa->pa_group_list);
3973                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3974                 ext4_unlock_group(sb, group);
3975
3976                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3977                 put_bh(bitmap_bh);
3978
3979                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3980                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3981         }
3982 }
3983
3984 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3985 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3986 {
3987         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3988         ext4_group_t ngroups, i;
3989
3990         if (!ext4_mballoc_debug ||
3991             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3992                 return;
3993
3994         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
3995                         " Allocation context details:");
3996         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
3997                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3998         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
3999                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4000                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4001                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4002                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4003                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4004                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4005                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4006                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4007                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4008                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4009                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4010                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4011                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4012                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4013                         (int)ac->ac_criteria);
4014         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%lu scanned, %d found",
4015                  ac->ac_ex_scanned, ac->ac_found);
4016         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4017         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4018         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4019                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4020                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4021                 ext4_grpblk_t start;
4022                 struct list_head *cur;
4023                 ext4_lock_group(sb, i);
4024                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4025                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4026                                         pa_group_list);
4027                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4028                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4029                                                      NULL, &start);
4030                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4031                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4032                                start, pa->pa_len);
4033                 }
4034                 ext4_unlock_group(sb, i);
4035
4036                 if (grp->bb_free == 0)
4037                         continue;
4038                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4039                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4040         }
4041         printk(KERN_ERR "\n");
4042 }
4043 #else
4044 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4045 {
4046         return;
4047 }
4048 #endif
4049
4050 /*
4051  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4052  * file is determined by the current size or the resulting size after
4053  * allocation which ever is larger
4054  *
4055  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4056  */
4057 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4058 {
4059         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4060         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4061         loff_t size, isize;
4062
4063         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4064                 return;
4065
4066         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4067                 return;
4068
4069         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4070         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4071                 >> bsbits;
4072
4073         if ((size == isize) &&
4074             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4075             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4076                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4077                 return;
4078         }
4079
4080         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4081                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4082                 return;
4083         }
4084
4085         /* don't use group allocation for large files */
4086         size = max(size, isize);
4087         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4088                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4089                 return;
4090         }
4091
4092         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4093         /*
4094          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4095          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4096          * request from multiple CPUs.
4097          */
4098         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4099
4100         /* we're going to use group allocation */
4101         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4102
4103         /* serialize all allocations in the group */
4104         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4105 }
4106
4107 static noinline_for_stack int
4108 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4109                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4110 {
4111         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4112         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4113         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4114         ext4_group_t group;
4115         unsigned int len;
4116         ext4_fsblk_t goal;
4117         ext4_grpblk_t block;
4118
4119         /* we can't allocate > group size */
4120         len = ar->len;
4121
4122         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4123         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4124                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4125
4126         /* start searching from the goal */
4127         goal = ar->goal;
4128         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4129                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4130                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4131         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4132
4133         /* set up allocation goals */
4134         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4135         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4136         ac->ac_sb = sb;
4137         ac->ac_inode = ar->inode;
4138         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4139         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4140         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4141         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4142         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4143         ac->ac_flags = ar->flags;
4144
4145         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4146          * locality group. this is a policy, actually */
4147         ext4_mb_group_or_file(ac);
4148
4149         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4150                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4151                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4152                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4153                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4154                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4155                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4156         return 0;
4157
4158 }
4159
4160 static noinline_for_stack void
4161 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4162                                         struct ext4_locality_group *lg,
4163                                         int order, int total_entries)
4164 {
4165         ext4_group_t group = 0;
4166         struct ext4_buddy e4b;
4167         struct list_head discard_list;
4168         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4169
4170         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4171
4172         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4173
4174         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4175         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4176                                                 pa_inode_list) {
4177                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4178                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4179                         /*
4180                          * This is the pa that we just used
4181                          * for block allocation. So don't
4182                          * free that
4183                          */
4184                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4185                         continue;
4186                 }
4187                 if (pa->pa_deleted) {
4188                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4189                         continue;
4190                 }
4191                 /* only lg prealloc space */
4192                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4193
4194                 /* seems this one can be freed ... */
4195                 pa->pa_deleted = 1;
4196                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4197
4198                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4199                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4200
4201                 total_entries--;
4202                 if (total_entries <= 5) {
4203                         /*
4204                          * we want to keep only 5 entries
4205                          * allowing it to grow to 8. This
4206                          * mak sure we don't call discard
4207                          * soon for this list.
4208                          */
4209                         break;
4210                 }
4211         }
4212         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4213
4214         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4215
4216                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4217                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4218                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4219                                         group);
4220                         continue;
4221                 }
4222                 ext4_lock_group(sb, group);
4223                 list_del(&pa->pa_group_list);
4224                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4225                 ext4_unlock_group(sb, group);
4226
4227                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4228                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4229                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4230         }
4231 }
4232
4233 /*
4234  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4235  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4236  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4237  *
4238  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4239  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4240  */
4241
4242 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4243 {
4244         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4245         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4246         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4247         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4248
4249         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4250         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4251                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4252                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4253         /* Add the prealloc space to lg */
4254         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4255         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4256                                                 pa_inode_list) {
4257                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4258                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4259                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4260                         continue;
4261                 }
4262                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4263                         /* Add to the tail of the previous entry */
4264                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4265                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4266                         added = 1;
4267                         /*
4268                          * we want to count the total
4269                          * number of entries in the list
4270                          */
4271                 }
4272                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4273                 lg_prealloc_count++;
4274         }
4275         if (!added)
4276                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4277                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4278         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4279
4280         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4281         if (lg_prealloc_count > 8) {
4282                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4283                                                   order, lg_prealloc_count);
4284                 return;
4285         }
4286         return ;
4287 }
4288
4289 /*
4290  * release all resource we used in allocation
4291  */
4292 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4293 {
4294         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4295         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4296         if (pa) {
4297                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4298                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4299                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4300                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4301                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4302                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4303                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4304                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4305                 }
4306         }
4307         if (pa) {
4308                 /*
4309                  * We want to add the pa to the right bucket.
4310                  * Remove it from the list and while adding
4311                  * make sure the list to which we are adding
4312                  * doesn't grow big.
4313                  */
4314                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4315                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4316                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4317                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4318                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4319                 }
4320                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4321         }
4322         if (ac->ac_bitmap_page)
4323                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4324         if (ac->ac_buddy_page)
4325                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4326         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4327                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4328         ext4_mb_collect_stats(ac);
4329         return 0;
4330 }
4331
4332 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4333 {
4334         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4335         int ret;
4336         int freed = 0;
4337
4338         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4339         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4340                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4341                 freed += ret;
4342                 needed -= ret;
4343         }
4344
4345         return freed;
4346 }
4347
4348 /*
4349  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4350  * it tries to use preallocation first, then falls back
4351  * to usual allocation
4352  */
4353 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4354                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4355 {
4356         int freed;
4357         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4358         struct ext4_sb_info *sbi;
4359         struct super_block *sb;
4360         ext4_fsblk_t block = 0;
4361         unsigned int inquota = 0;
4362         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4363
4364         might_sleep();
4365         sb = ar->inode->i_sb;
4366         sbi = EXT4_SB(sb);
4367
4368         trace_ext4_request_blocks(ar);
4369
4370         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4371         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4372                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4373
4374         /*
4375          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4376          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4377          * reserved when data being copied into pagecache.
4378          */
4379         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4380                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4381         else {
4382                 /* Without delayed allocation we need to verify
4383                  * there is enough free blocks to do block allocation
4384                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4385                  */
4386                 while (ar->len &&
4387                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4388
4389                         /* let others to free the space */
4390                         cond_resched();
4391                         ar->len = ar->len >> 1;
4392                 }
4393                 if (!ar->len) {
4394                         *errp = -ENOSPC;
4395                         return 0;
4396                 }
4397                 reserv_clstrs = ar->len;
4398                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4399                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4400                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4401                 } else {
4402                         while (ar->len &&
4403                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4404                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4405
4406                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4407                                 ar->len--;
4408                         }
4409                 }
4410                 inquota = ar->len;
4411                 if (ar->len == 0) {
4412                         *errp = -EDQUOT;
4413                         goto out;
4414                 }
4415         }
4416
4417         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4418         if (!ac) {
4419                 ar->len = 0;
4420                 *errp = -ENOMEM;
4421                 goto out;
4422         }
4423
4424         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4425         if (*errp) {
4426                 ar->len = 0;
4427                 goto out;
4428         }
4429
4430         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4431         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4432                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4433                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4434 repeat:
4435                 /* allocate space in core */
4436                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4437                 if (*errp) {
4438                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4439                         goto errout;
4440                 }
4441
4442                 /* as we've just preallocated more space than
4443                  * user requested orinally, we store allocated
4444                  * space in a special descriptor */
4445                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4446                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4447                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4448         }
4449         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4450                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4451                 if (*errp == -EAGAIN) {
4452                         /*
4453                          * drop the reference that we took
4454                          * in ext4_mb_use_best_found
4455                          */
4456                         ext4_mb_release_context(ac);
4457                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4458                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4459                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4460                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4461                         goto repeat;
4462                 } else if (*errp) {
4463                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4464                         goto errout;
4465                 } else {
4466                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4467                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4468                 }
4469         } else {
4470                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4471                 if (freed)
4472                         goto repeat;
4473                 *errp = -ENOSPC;
4474         }
4475
4476 errout:
4477         if (*errp) {
4478                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4479                 ar->len = 0;
4480                 ext4_mb_show_ac(ac);
4481         }
4482         ext4_mb_release_context(ac);
4483 out:
4484         if (ac)
4485                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4486         if (inquota && ar->len < inquota)
4487                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4488         if (!ar->len) {
4489                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4490                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4491                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4492                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4493                                                 reserv_clstrs);
4494         }
4495
4496         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4497
4498         return block;
4499 }
4500
4501 /*
4502  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4503  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4504  * AND the blocks are associated with the same group.
4505  */
4506 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4507                         struct ext4_free_data *entry2)
4508 {
4509         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4510             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4511             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4512                 return 1;
4513         return 0;
4514 }
4515
4516 static noinline_for_stack int
4517 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4518                       struct ext4_free_data *new_entry)
4519 {
4520         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4521         ext4_grpblk_t cluster;
4522         struct ext4_free_data *entry;
4523         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4524         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4525         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4526         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4527         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4528
4529         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4530         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4531         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4532
4533         new_node = &new_entry->efd_node;
4534         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4535
4536         if (!*n) {
4537                 /* first free block exent. We need to
4538                    protect buddy cache from being freed,
4539                  * otherwise we'll refresh it from
4540                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4541                  * blocks */
4542                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4543                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4544         }
4545         while (*n) {
4546                 parent = *n;
4547                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4548                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4549                         n = &(*n)->rb_left;
4550                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4551                         n = &(*n)->rb_right;
4552                 else {
4553                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4554                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4555                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4556                                 "Block already on to-be-freed list");
4557                         return 0;
4558                 }
4559         }
4560
4561         rb_link_node(new_node, parent, n);
4562         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4563
4564         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4565         node = rb_prev(new_node);
4566         if (node) {
4567                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4568                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4569                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4570                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4571                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4572                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4573                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4574                 }
4575         }
4576
4577         node = rb_next(new_node);
4578         if (node) {
4579                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4580                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4581                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4582                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4583                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4584                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4585                 }
4586         }
4587         /* Add the extent to transaction's private list */
4588         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4589                                   &new_entry->efd_jce);
4590         return 0;
4591 }
4592
4593 /**
4594  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4595  * @handle:             handle for this transaction
4596  * @inode:              inode
4597  * @block:              start physical block to free
4598  * @count:              number of blocks to count
4599  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4600  */
4601 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4602                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4603                       unsigned long count, int flags)
4604 {
4605         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4606         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4607         struct ext4_group_desc *gdp;
4608         unsigned int overflow;
4609         ext4_grpblk_t bit;
4610         struct buffer_head *gd_bh;
4611         ext4_group_t block_group;
4612         struct ext4_sb_info *sbi;
4613         struct ext4_buddy e4b;
4614         unsigned int count_clusters;
4615         int err = 0;
4616         int ret;
4617
4618         might_sleep();
4619         if (bh) {
4620                 if (block)
4621                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4622                 else
4623                         block = bh->b_blocknr;
4624         }
4625
4626         sbi = EXT4_SB(sb);
4627         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4628             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4629                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4630                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4631                 goto error_return;
4632         }
4633
4634         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4635         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4636
4637         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4638                 struct buffer_head *tbh = bh;
4639                 int i;
4640
4641                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4642
4643                 for (i = 0; i < count; i++) {
4644                         if (!bh)
4645                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4646                                                         block + i);
4647                         if (unlikely(!tbh))
4648                                 continue;
4649                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4650                                     inode, tbh, block + i);
4651                 }
4652         }
4653
4654         /*
4655          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4656          * after the transaction is committed, which we can do by
4657          * treating the block as metadata, below.  We make an
4658          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4659          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4660          */
4661         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4662                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4663
4664         /*
4665          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4666          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4667          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4668          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4669          * requested to avoid doing so.
4670          */
4671         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4672         if (overflow) {
4673                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4674                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4675                         block += overflow;
4676                         if (count > overflow)
4677                                 count -= overflow;
4678                         else
4679                                 return;
4680                 } else {
4681                         block -= overflow;
4682                         count += overflow;
4683                 }
4684         }
4685         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4686         if (overflow) {
4687                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4688                         if (count > overflow)
4689                                 count -= overflow;
4690                         else
4691                                 return;
4692                 } else
4693                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4694         }
4695
4696 do_more:
4697         overflow = 0;
4698         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4699
4700         /*
4701          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4702          * boundary.
4703          */
4704         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4705                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4706                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4707                 count -= overflow;
4708         }
4709         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4710         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4711         if (!bitmap_bh) {
4712                 err = -EIO;
4713                 goto error_return;
4714         }
4715         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4716         if (!gdp) {
4717                 err = -EIO;
4718                 goto error_return;
4719         }
4720
4721         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4722             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4723             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4724                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4725             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4726                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4727
4728                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4729                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4730                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4731                 goto error_return;
4732         }
4733
4734         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4735         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4736         if (err)
4737                 goto error_return;
4738
4739         /*
4740          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4741          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4742          * using it
4743          */
4744         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4745         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4746         if (err)
4747                 goto error_return;
4748 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4749         {
4750                 int i;
4751                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4752                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4753         }
4754 #endif
4755         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4756
4757         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4758         if (err)
4759                 goto error_return;
4760
4761         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4762                 struct ext4_free_data *new_entry;
4763                 /*
4764                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4765                  * be used until this transaction is committed
4766                  */
4767         retry:
4768                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4769                 if (!new_entry) {
4770                         /*
4771                          * We use a retry loop because
4772                          * ext4_free_blocks() is not allowed to fail.
4773                          */
4774                         cond_resched();
4775                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
4776                         goto retry;
4777                 }
4778                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4779                 new_entry->efd_group = block_group;
4780                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4781                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4782
4783                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4784                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4785                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4786         } else {
4787                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4788                  * with group lock held. generate_buddy look at
4789                  * them with group lock_held
4790                  */
4791                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4792                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4793                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4794                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4795                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4796                                          " with %d", block_group, bit, count,
4797                                          err);
4798                 } else
4799                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4800
4801                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4802                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4803                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4804         }
4805
4806         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4807         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4808         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4809         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4810         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4811         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4812
4813         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4814                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4815                 atomic64_add(count_clusters,
4816                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4817         }
4818
4819         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4820
4821         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4822                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4823
4824         /* We dirtied the bitmap block */
4825         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4826         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4827
4828         /* And the group descriptor block */
4829         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4830         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4831         if (!err)
4832                 err = ret;
4833
4834         if (overflow && !err) {
4835                 block += count;
4836                 count = overflow;
4837                 put_bh(bitmap_bh);
4838                 goto do_more;
4839         }
4840 error_return:
4841         brelse(bitmap_bh);
4842         ext4_std_error(sb, err);
4843         return;
4844 }
4845
4846 /**
4847  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4848  * @handle:                     handle to this transaction
4849  * @sb:                         super block
4850  * @block:                      start physical block to add to the block group
4851  * @count:                      number of blocks to free
4852  *
4853  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4854  */
4855 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4856                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4857 {
4858         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4859         struct buffer_head *gd_bh;
4860         ext4_group_t block_group;
4861         ext4_grpblk_t bit;
4862         unsigned int i;
4863         struct ext4_group_desc *desc;
4864         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4865         struct ext4_buddy e4b;
4866         int err = 0, ret, blk_free_count;
4867         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4868
4869         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4870
4871         if (count == 0)
4872                 return 0;
4873
4874         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4875         /*
4876          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4877          * boundary.
4878          */
4879         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4880                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4881                              block_group);
4882                 err = -EINVAL;
4883                 goto error_return;
4884         }
4885
4886         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4887         if (!bitmap_bh) {
4888                 err = -EIO;
4889                 goto error_return;
4890         }
4891
4892         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4893         if (!desc) {
4894                 err = -EIO;
4895                 goto error_return;
4896         }
4897
4898         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4899             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4900             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4901             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4902                      sbi->s_itb_per_group)) {
4903                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4904                            "Block = %llu, count = %lu",
4905                            block, count);
4906                 err = -EINVAL;
4907                 goto error_return;
4908         }
4909
4910         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4911         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4912         if (err)
4913                 goto error_return;
4914
4915         /*
4916          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4917          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4918          * using it
4919          */
4920         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4921         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4922         if (err)
4923                 goto error_return;
4924
4925         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4926                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4927                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4928                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4929                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4930                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4931                 } else {
4932                         blocks_freed++;
4933                 }
4934         }
4935
4936         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4937         if (err)
4938                 goto error_return;
4939
4940         /*
4941          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4942          * with group lock held. generate_buddy look at
4943          * them with group lock_held
4944          */
4945         ext4_lock_group(sb, block_group);
4946         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4947         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4948         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4949         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4950         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
4951         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
4952         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4953         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4954                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
4955
4956         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4957                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4958                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
4959                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4960         }
4961
4962         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4963
4964         /* We dirtied the bitmap block */
4965         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4966         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4967
4968         /* And the group descriptor block */
4969         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4970         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4971         if (!err)
4972                 err = ret;
4973
4974 error_return:
4975         brelse(bitmap_bh);
4976         ext4_std_error(sb, err);
4977         return err;
4978 }
4979
4980 /**
4981  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4982  * @sb:         super block for the file system
4983  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
4984  * @count:      number of blocks to TRIM
4985  * @group:      alloc. group we are working with
4986  * @e4b:        ext4 buddy for the group
4987  *
4988  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
4989  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
4990  * be called with under the group lock.
4991  */
4992 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
4993                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
4994 {
4995         struct ext4_free_extent ex;
4996         int ret = 0;
4997
4998         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
4999
5000         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5001
5002         ex.fe_start = start;
5003         ex.fe_group = group;
5004         ex.fe_len = count;
5005
5006         /*
5007          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5008          * being trimmed.
5009          */
5010         mb_mark_used(e4b, &ex);
5011         ext4_unlock_group(sb, group);
5012         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
5013         ext4_lock_group(sb, group);
5014         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5015         return ret;
5016 }
5017
5018 /**
5019  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5020  * @sb:                 super block for file system
5021  * @group:              group to be trimmed
5022  * @start:              first group block to examine
5023  * @max:                last group block to examine
5024  * @minblocks:          minimum extent block count
5025  *
5026  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5027  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5028  * the extent.
5029  *
5030  *
5031  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5032  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5033  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5034  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5035  */
5036 static ext4_grpblk_t
5037 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5038                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5039                    ext4_grpblk_t minblocks)
5040 {
5041         void *bitmap;
5042         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5043         struct ext4_buddy e4b;
5044         int ret = 0;
5045
5046         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5047
5048         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5049         if (ret) {
5050                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5051                                 "information for %u", group);
5052                 return ret;
5053         }
5054         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5055
5056         ext4_lock_group(sb, group);
5057         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5058             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5059                 goto out;
5060
5061         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5062                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5063
5064         while (start <= max) {
5065                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5066                 if (start > max)
5067                         break;
5068                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5069
5070                 if ((next - start) >= minblocks) {
5071                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5072                                                next - start, group, &e4b);
5073                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5074                                 break;
5075                         ret = 0;
5076                         count += next - start;
5077                 }
5078                 free_count += next - start;
5079                 start = next + 1;
5080
5081                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5082                         count = -ERESTARTSYS;
5083                         break;
5084                 }
5085
5086                 if (need_resched()) {
5087                         ext4_unlock_group(sb, group);
5088                         cond_resched();
5089                         ext4_lock_group(sb, group);
5090                 }
5091
5092                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5093                         break;
5094         }
5095
5096         if (!ret) {
5097                 ret = count;
5098                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5099         }
5100 out:
5101         ext4_unlock_group(sb, group);
5102         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5103
5104         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5105                 count, group);
5106
5107         return ret;
5108 }
5109
5110 /**
5111  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5112  * @sb:                 superblock for filesystem
5113  * @range:              fstrim_range structure
5114  *
5115  * start:       First Byte to trim
5116  * len:         number of Bytes to trim from start
5117  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5118  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5119  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5120  * is invoked to trim all free space.
5121  */
5122 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5123 {
5124         struct ext4_group_info *grp;
5125         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5126         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5127         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5128         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5129                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5130         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5131         int ret = 0;
5132
5133         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5134         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5135         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5136                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5137
5138         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5139             start >= max_blks ||
5140             range->len < sb->s_blocksize)
5141                 return -EINVAL;
5142         if (end >= max_blks)
5143                 end = max_blks - 1;
5144         if (end <= first_data_blk)
5145                 goto out;
5146         if (start < first_data_blk)
5147                 start = first_data_blk;
5148
5149         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5150         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5151                                      &first_group, &first_cluster);
5152         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5153                                      &last_group, &last_cluster);
5154
5155         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5156         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5157
5158         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5159                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5160                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5161                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5162                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5163                         if (ret)
5164                                 break;
5165                 }
5166
5167                 /*
5168                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5169                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5170                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5171                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5172                  */
5173                 if (group == last_group)
5174                         end = last_cluster;
5175
5176                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5177                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5178                                                 end, minlen);
5179                         if (cnt < 0) {
5180                                 ret = cnt;
5181                                 break;
5182                         }
5183                         trimmed += cnt;
5184                 }
5185
5186                 /*
5187                  * For every group except the first one, we are sure
5188                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5189                  */
5190                 first_cluster = 0;
5191         }
5192
5193         if (!ret)
5194                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5195
5196 out:
5197         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5198         return ret;
5199 }