Merge branch 'linux-linaro-lsk-v4.4' into linux-linaro-lsk-v4.4-android
[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 <linux/backing-dev.h>
30 #include <trace/events/ext4.h>
31
32 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
33 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
34
35 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
36 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
37 #endif
38
39 /*
40  * MUSTDO:
41  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
42  *   - search for metadata in few groups
43  *
44  * TODO v4:
45  *   - normalization should take into account whether file is still open
46  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
47  *   - don't normalize tails
48  *   - quota
49  *   - reservation for superuser
50  *
51  * TODO v3:
52  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
53  *   - track min/max extents in each group for better group selection
54  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
55  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
56  *   - error handling
57  */
58
59 /*
60  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
61  * near to the goal(block) value specified.
62  *
63  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
64  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
65  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
66  * would have after allocation, or the current file size, which ever
67  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
68  * select to use the group preallocation. The default value of
69  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
70  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
71  * terms of number of blocks.
72  *
73  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
74  * ensure that we have small files closer together on the disk.
75  *
76  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
77  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
78  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
79  * represented as:
80  *
81  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
82  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
83  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
84  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
85  *
86  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
87  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
88  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
89  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
90  *
91  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
92  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
93  * pa_free.
94  *
95  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
96  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
97  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
98  *
99  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
100  *
101  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
102  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
103  *
104  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
105  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
106  *
107  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
108  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
109  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
110  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
111  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
112  * we can access them through the page cache. The information regarding
113  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
114  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
115  * inode as:
116  *
117  *  {                        page                        }
118  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
119  *
120  *
121  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
122  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
123  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
124  * which is blocks_per_page/2
125  *
126  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
127  * away when the filesystem is unmounted.
128  *
129  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
130  * to locate that many free blocks we return with additional information
131  * regarding rest of the contiguous physical block available
132  *
133  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
134  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
135  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
136  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
137  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
138  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
139  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
140  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
141  * 512 blocks. This can be tuned via
142  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
143  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
144  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
145  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
146  * greater than the default mb_group_prealloc.
147  *
148  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
149  *
150  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
151  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
152  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
153  *
154  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
155  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
156  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
157  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
158  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
159  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
160  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
161  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
162  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
163  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
164  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
165  * the group specified as the goal value in allocation context via
166  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
167  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
168  * checked.
169  *
170  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
171  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
172  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
173  * subsequent request.
174  */
175
176 /*
177  * mballoc operates on the following data:
178  *  - on-disk bitmap
179  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
180  *  - preallocation descriptors (PAs)
181  *
182  * there are two types of preallocations:
183  *  - inode
184  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
185  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
186  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
187  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
188  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
189  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
190  *    also means that freeing any block within descriptor's range
191  *    must discard all preallocated blocks.
192  *  - locality group
193  *    assigned to specific locality group which does not translate to
194  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
195  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
196  *    it's consumed from the beginning to the end.
197  *
198  * relation between them can be expressed as:
199  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
200  *
201  * this mean blocks mballoc considers used are:
202  *  - allocated blocks (persistent)
203  *  - preallocated blocks (non-persistent)
204  *
205  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
206  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
207  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
208  *
209  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
210  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
211  *
212  * all operations can be expressed as:
213  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
214  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
215  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
216  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
217  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
218  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
219  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
220  *        is used in real operation because we can't know actual used
221  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
222  *
223  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
224  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
225  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
226  * the following knowledge:
227  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
228  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
229  *     nobody can re-allocate that block
230  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
231  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
232  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
233  *     block
234  *
235  * so, now we're building a concurrency table:
236  *  - init buddy vs.
237  *    - new PA
238  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
239  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
240  *    - use inode PA
241  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
242  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
243  *    - discard inode PA
244  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
245  *    - use locality group PA
246  *      again PA-=N must be serialized with init
247  *    - discard locality group PA
248  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
249  *  - new PA vs.
250  *    - use inode PA
251  *      i_data_sem serializes them
252  *    - discard inode PA
253  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
254  *    - use locality group PA
255  *      some mutex should serialize them
256  *    - discard locality group PA
257  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
258  *  - use inode PA
259  *    - use inode PA
260  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
261  *    - discard inode PA
262  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
263  *    - use locality group PA
264  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
265  *    - discard locality group PA
266  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
267  *
268  * now we're ready to make few consequences:
269  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
270  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
271  *  - PA changes only after on-disk bitmap
272  *  - discard must not compete with init. either init is done before
273  *    any discard or they're serialized somehow
274  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
275  *
276  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
277  * in this case, but we should care about concurrent init
278  *
279  */
280
281  /*
282  * Logic in few words:
283  *
284  *  - allocation:
285  *    load group
286  *    find blocks
287  *    mark bits in on-disk bitmap
288  *    release group
289  *
290  *  - use preallocation:
291  *    find proper PA (per-inode or group)
292  *    load group
293  *    mark bits in on-disk bitmap
294  *    release group
295  *    release PA
296  *
297  *  - free:
298  *    load group
299  *    mark bits in on-disk bitmap
300  *    release group
301  *
302  *  - discard preallocations in group:
303  *    mark PAs deleted
304  *    move them onto local list
305  *    load on-disk bitmap
306  *    load group
307  *    remove PA from object (inode or locality group)
308  *    mark free blocks in-core
309  *
310  *  - discard inode's preallocations:
311  */
312
313 /*
314  * Locking rules
315  *
316  * Locks:
317  *  - bitlock on a group        (group)
318  *  - object (inode/locality)   (object)
319  *  - per-pa lock               (pa)
320  *
321  * Paths:
322  *  - new pa
323  *    object
324  *    group
325  *
326  *  - find and use pa:
327  *    pa
328  *
329  *  - release consumed pa:
330  *    pa
331  *    group
332  *    object
333  *
334  *  - generate in-core bitmap:
335  *    group
336  *        pa
337  *
338  *  - discard all for given object (inode, locality group):
339  *    object
340  *        pa
341  *    group
342  *
343  *  - discard all for given group:
344  *    group
345  *        pa
346  *    group
347  *        object
348  *
349  */
350 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
351 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
352 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
353
354 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
355  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
356  * each unique s_blocksize_bits */
357 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
358 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
359
360 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
361         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
362         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
363         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
364 };
365
366 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
367                                         ext4_group_t group);
368 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
369                                                 ext4_group_t group);
370 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
371                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
372
373 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
374 {
375 #if BITS_PER_LONG == 64
376         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
377         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
378 #elif BITS_PER_LONG == 32
379         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
380         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
381 #else
382 #error "how many bits you are?!"
383 #endif
384         return addr;
385 }
386
387 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
388 {
389         /*
390          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
391          * needs unsigned long aligned address
392          */
393         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
394         return ext4_test_bit(bit, addr);
395 }
396
397 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
398 {
399         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
400         ext4_set_bit(bit, addr);
401 }
402
403 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
404 {
405         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
406         ext4_clear_bit(bit, addr);
407 }
408
409 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
410 {
411         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
412         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
413 }
414
415 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
416 {
417         int fix = 0, ret, tmpmax;
418         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
419         tmpmax = max + fix;
420         start += fix;
421
422         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
423         if (ret > max)
424                 return max;
425         return ret;
426 }
427
428 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
429 {
430         int fix = 0, ret, tmpmax;
431         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
432         tmpmax = max + fix;
433         start += fix;
434
435         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
436         if (ret > max)
437                 return max;
438         return ret;
439 }
440
441 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
442 {
443         char *bb;
444
445         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
446         BUG_ON(max == NULL);
447
448         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
449                 *max = 0;
450                 return NULL;
451         }
452
453         /* at order 0 we see each particular block */
454         if (order == 0) {
455                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
456                 return e4b->bd_bitmap;
457         }
458
459         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
460         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
461
462         return bb;
463 }
464
465 #ifdef DOUBLE_CHECK
466 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
467                            int first, int count)
468 {
469         int i;
470         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
471
472         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
473                 return;
474         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
475         for (i = 0; i < count; i++) {
476                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
477                         ext4_fsblk_t blocknr;
478
479                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
480                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
481                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
482                                               inode ? inode->i_ino : 0,
483                                               blocknr,
484                                               "freeing block already freed "
485                                               "(bit %u)",
486                                               first + i);
487                 }
488                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
489         }
490 }
491
492 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
493 {
494         int i;
495
496         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
497                 return;
498         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
499         for (i = 0; i < count; i++) {
500                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
501                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
502         }
503 }
504
505 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
506 {
507         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
508                 unsigned char *b1, *b2;
509                 int i;
510                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
511                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
512                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
513                         if (b1[i] != b2[i]) {
514                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
515                                          "corruption in group %u "
516                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
517                                          "on disk/prealloc",
518                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
519                                 BUG();
520                         }
521                 }
522         }
523 }
524
525 #else
526 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
527                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
528 {
529         return;
530 }
531 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
532                                                 int first, int count)
533 {
534         return;
535 }
536 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
537 {
538         return;
539 }
540 #endif
541
542 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
543
544 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
545 do {                                                                    \
546         if (!(assert)) {                                                \
547                 printk(KERN_EMERG                                       \
548                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
549                         function, file, line, # assert);                \
550                 BUG();                                                  \
551         }                                                               \
552 } while (0)
553
554 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
555                                 const char *function, int line)
556 {
557         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
558         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
559         int max;
560         int max2;
561         int i;
562         int j;
563         int k;
564         int count;
565         struct ext4_group_info *grp;
566         int fragments = 0;
567         int fstart;
568         struct list_head *cur;
569         void *buddy;
570         void *buddy2;
571
572         {
573                 static int mb_check_counter;
574                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
575                         return 0;
576         }
577
578         while (order > 1) {
579                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
580                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
581                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
582                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
583                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
584                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
585
586                 count = 0;
587                 for (i = 0; i < max; i++) {
588
589                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
590                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
591                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
592                                         MB_CHECK_ASSERT(
593                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
594                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
595                                         MB_CHECK_ASSERT(
596                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
597                                 }
598                                 continue;
599                         }
600
601                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
602                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
603                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
604
605                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
606                                 k = (i * (1 << order)) + j;
607                                 MB_CHECK_ASSERT(
608                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
609                         }
610                         count++;
611                 }
612                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
613                 order--;
614         }
615
616         fstart = -1;
617         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
618         for (i = 0; i < max; i++) {
619                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
620                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
621                         if (fstart == -1) {
622                                 fragments++;
623                                 fstart = i;
624                         }
625                         continue;
626                 }
627                 fstart = -1;
628                 /* check used bits only */
629                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
630                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
631                         k = i >> j;
632                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
633                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
634                 }
635         }
636         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
637         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
638
639         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
640         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
641                 ext4_group_t groupnr;
642                 struct ext4_prealloc_space *pa;
643                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
644                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
645                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
646                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
647                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
648         }
649         return 0;
650 }
651 #undef MB_CHECK_ASSERT
652 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
653                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
654 #else
655 #define mb_check_buddy(e4b)
656 #endif
657
658 /*
659  * Divide blocks started from @first with length @len into
660  * smaller chunks with power of 2 blocks.
661  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
662  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
663  */
664 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
665                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
666                                         struct ext4_group_info *grp)
667 {
668         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
669         ext4_grpblk_t min;
670         ext4_grpblk_t max;
671         ext4_grpblk_t chunk;
672         unsigned short border;
673
674         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
675
676         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
677
678         while (len > 0) {
679                 /* find how many blocks can be covered since this position */
680                 max = ffs(first | border) - 1;
681
682                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
683                 min = fls(len) - 1;
684
685                 if (max < min)
686                         min = max;
687                 chunk = 1 << min;
688
689                 /* mark multiblock chunks only */
690                 grp->bb_counters[min]++;
691                 if (min > 0)
692                         mb_clear_bit(first >> min,
693                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
694
695                 len -= chunk;
696                 first += chunk;
697         }
698 }
699
700 /*
701  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
702  * group.
703  */
704 static void
705 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
706 {
707         int i;
708         int bits;
709
710         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
711
712         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
713         for (i = bits; i >= 0; i--) {
714                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
715                         grp->bb_largest_free_order = i;
716                         break;
717                 }
718         }
719 }
720
721 static noinline_for_stack
722 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
723                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
724 {
725         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
726         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
727         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
728         ext4_grpblk_t i = 0;
729         ext4_grpblk_t first;
730         ext4_grpblk_t len;
731         unsigned free = 0;
732         unsigned fragments = 0;
733         unsigned long long period = get_cycles();
734
735         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
736          * of on-disk bitmap and preallocations */
737         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
738         grp->bb_first_free = i;
739         while (i < max) {
740                 fragments++;
741                 first = i;
742                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
743                 len = i - first;
744                 free += len;
745                 if (len > 1)
746                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
747                 else
748                         grp->bb_counters[0]++;
749                 if (i < max)
750                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
751         }
752         grp->bb_fragments = fragments;
753
754         if (free != grp->bb_free) {
755                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
756                                       "block bitmap and bg descriptor "
757                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
758                                       free, grp->bb_free);
759                 /*
760                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
761                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
762                  */
763                 grp->bb_free = free;
764                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp))
765                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
766                                            grp->bb_free);
767                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT, &grp->bb_state);
768         }
769         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
770
771         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
772
773         period = get_cycles() - period;
774         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
775         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
776         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
777         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
778 }
779
780 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
781 {
782         int count;
783         int order = 1;
784         void *buddy;
785
786         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
787                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
788         }
789         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
790         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
791                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
792                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
793
794         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
795                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
796 }
797
798 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
799  * for convenience. The information regarding each group
800  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
801  * block bitmap and buddy information. The information are
802  * stored in the inode as
803  *
804  * {                        page                        }
805  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
806  *
807  *
808  * one block each for bitmap and buddy information.
809  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
810  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
811  * So it can have information regarding groups_per_page which
812  * is blocks_per_page/2
813  *
814  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
815  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
816  */
817
818 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
819 {
820         ext4_group_t ngroups;
821         int blocksize;
822         int blocks_per_page;
823         int groups_per_page;
824         int err = 0;
825         int i;
826         ext4_group_t first_group, group;
827         int first_block;
828         struct super_block *sb;
829         struct buffer_head *bhs;
830         struct buffer_head **bh = NULL;
831         struct inode *inode;
832         char *data;
833         char *bitmap;
834         struct ext4_group_info *grinfo;
835
836         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
837
838         inode = page->mapping->host;
839         sb = inode->i_sb;
840         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
841         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
842         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
843
844         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
845         if (groups_per_page == 0)
846                 groups_per_page = 1;
847
848         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
849         if (groups_per_page > 1) {
850                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
851                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
852                 if (bh == NULL) {
853                         err = -ENOMEM;
854                         goto out;
855                 }
856         } else
857                 bh = &bhs;
858
859         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
860
861         /* read all groups the page covers into the cache */
862         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
863                 if (group >= ngroups)
864                         break;
865
866                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
867                 /*
868                  * If page is uptodate then we came here after online resize
869                  * which added some new uninitialized group info structs, so
870                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
871                  * which may be currently in use by an allocating task.
872                  */
873                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
874                         bh[i] = NULL;
875                         continue;
876                 }
877                 bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group);
878                 if (IS_ERR(bh[i])) {
879                         err = PTR_ERR(bh[i]);
880                         bh[i] = NULL;
881                         goto out;
882                 }
883                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
884         }
885
886         /* wait for I/O completion */
887         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
888                 int err2;
889
890                 if (!bh[i])
891                         continue;
892                 err2 = ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]);
893                 if (!err)
894                         err = err2;
895         }
896
897         first_block = page->index * blocks_per_page;
898         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
899                 group = (first_block + i) >> 1;
900                 if (group >= ngroups)
901                         break;
902
903                 if (!bh[group - first_group])
904                         /* skip initialized uptodate buddy */
905                         continue;
906
907                 if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
908                         /* Skip faulty bitmaps */
909                         continue;
910                 err = 0;
911
912                 /*
913                  * data carry information regarding this
914                  * particular group in the format specified
915                  * above
916                  *
917                  */
918                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
919                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
920
921                 /*
922                  * We place the buddy block and bitmap block
923                  * close together
924                  */
925                 if ((first_block + i) & 1) {
926                         /* this is block of buddy */
927                         BUG_ON(incore == NULL);
928                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
929                                 group, page->index, i * blocksize);
930                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
931                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
932                         grinfo->bb_fragments = 0;
933                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
934                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
935                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
936                         /*
937                          * incore got set to the group block bitmap below
938                          */
939                         ext4_lock_group(sb, group);
940                         /* init the buddy */
941                         memset(data, 0xff, blocksize);
942                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
943                         ext4_unlock_group(sb, group);
944                         incore = NULL;
945                 } else {
946                         /* this is block of bitmap */
947                         BUG_ON(incore != NULL);
948                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
949                                 group, page->index, i * blocksize);
950                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
951
952                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
953                         ext4_lock_group(sb, group);
954                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
955
956                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
957                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
958                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
959                         ext4_unlock_group(sb, group);
960
961                         /* set incore so that the buddy information can be
962                          * generated using this
963                          */
964                         incore = data;
965                 }
966         }
967         SetPageUptodate(page);
968
969 out:
970         if (bh) {
971                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
972                         brelse(bh[i]);
973                 if (bh != &bhs)
974                         kfree(bh);
975         }
976         return err;
977 }
978
979 /*
980  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
981  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
982  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
983  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
984  */
985 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
986                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
987 {
988         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
989         int block, pnum, poff;
990         int blocks_per_page;
991         struct page *page;
992
993         e4b->bd_buddy_page = NULL;
994         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
995
996         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
997         /*
998          * the buddy cache inode stores the block bitmap
999          * and buddy information in consecutive blocks.
1000          * So for each group we need two blocks.
1001          */
1002         block = group * 2;
1003         pnum = block / blocks_per_page;
1004         poff = block % blocks_per_page;
1005         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1006         if (!page)
1007                 return -ENOMEM;
1008         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1009         e4b->bd_bitmap_page = page;
1010         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1011
1012         if (blocks_per_page >= 2) {
1013                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1014                 return 0;
1015         }
1016
1017         block++;
1018         pnum = block / blocks_per_page;
1019         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1020         if (!page)
1021                 return -ENOMEM;
1022         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1023         e4b->bd_buddy_page = page;
1024         return 0;
1025 }
1026
1027 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1028 {
1029         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1030                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1031                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1032         }
1033         if (e4b->bd_buddy_page) {
1034                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1035                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1036         }
1037 }
1038
1039 /*
1040  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1041  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1042  * calling this routine!
1043  */
1044 static noinline_for_stack
1045 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1046 {
1047
1048         struct ext4_group_info *this_grp;
1049         struct ext4_buddy e4b;
1050         struct page *page;
1051         int ret = 0;
1052
1053         might_sleep();
1054         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1055         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1056         /*
1057          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1058          * page which map to the group from which we are already
1059          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1060          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1061          * would have pinned buddy page to page cache.
1062          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1063          * page accessed.
1064          */
1065         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1066         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1067                 /*
1068                  * somebody initialized the group
1069                  * return without doing anything
1070                  */
1071                 goto err;
1072         }
1073
1074         page = e4b.bd_bitmap_page;
1075         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1076         if (ret)
1077                 goto err;
1078         if (!PageUptodate(page)) {
1079                 ret = -EIO;
1080                 goto err;
1081         }
1082
1083         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1084                 /*
1085                  * If both the bitmap and buddy are in
1086                  * the same page we don't need to force
1087                  * init the buddy
1088                  */
1089                 ret = 0;
1090                 goto err;
1091         }
1092         /* init buddy cache */
1093         page = e4b.bd_buddy_page;
1094         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1095         if (ret)
1096                 goto err;
1097         if (!PageUptodate(page)) {
1098                 ret = -EIO;
1099                 goto err;
1100         }
1101 err:
1102         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1103         return ret;
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1108  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1109  * calling this routine!
1110  */
1111 static noinline_for_stack int
1112 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1113                                         struct ext4_buddy *e4b)
1114 {
1115         int blocks_per_page;
1116         int block;
1117         int pnum;
1118         int poff;
1119         struct page *page;
1120         int ret;
1121         struct ext4_group_info *grp;
1122         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1123         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1124
1125         might_sleep();
1126         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1127
1128         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1129         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1130
1131         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1132         e4b->bd_info = grp;
1133         e4b->bd_sb = sb;
1134         e4b->bd_group = group;
1135         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1136         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1137
1138         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1139                 /*
1140                  * we need full data about the group
1141                  * to make a good selection
1142                  */
1143                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1144                 if (ret)
1145                         return ret;
1146         }
1147
1148         /*
1149          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1150          * and buddy information in consecutive blocks.
1151          * So for each group we need two blocks.
1152          */
1153         block = group * 2;
1154         pnum = block / blocks_per_page;
1155         poff = block % blocks_per_page;
1156
1157         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1158          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1159         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1160         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1161                 if (page)
1162                         /*
1163                          * drop the page reference and try
1164                          * to get the page with lock. If we
1165                          * are not uptodate that implies
1166                          * somebody just created the page but
1167                          * is yet to initialize the same. So
1168                          * wait for it to initialize.
1169                          */
1170                         page_cache_release(page);
1171                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1172                 if (page) {
1173                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1174                         if (!PageUptodate(page)) {
1175                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1176                                 if (ret) {
1177                                         unlock_page(page);
1178                                         goto err;
1179                                 }
1180                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1181                                                (poff * sb->s_blocksize));
1182                         }
1183                         unlock_page(page);
1184                 }
1185         }
1186         if (page == NULL) {
1187                 ret = -ENOMEM;
1188                 goto err;
1189         }
1190         if (!PageUptodate(page)) {
1191                 ret = -EIO;
1192                 goto err;
1193         }
1194
1195         /* Pages marked accessed already */
1196         e4b->bd_bitmap_page = page;
1197         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1198
1199         block++;
1200         pnum = block / blocks_per_page;
1201         poff = block % blocks_per_page;
1202
1203         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1204         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1205                 if (page)
1206                         page_cache_release(page);
1207                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1208                 if (page) {
1209                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1210                         if (!PageUptodate(page)) {
1211                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1212                                 if (ret) {
1213                                         unlock_page(page);
1214                                         goto err;
1215                                 }
1216                         }
1217                         unlock_page(page);
1218                 }
1219         }
1220         if (page == NULL) {
1221                 ret = -ENOMEM;
1222                 goto err;
1223         }
1224         if (!PageUptodate(page)) {
1225                 ret = -EIO;
1226                 goto err;
1227         }
1228
1229         /* Pages marked accessed already */
1230         e4b->bd_buddy_page = page;
1231         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1232
1233         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1234         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1235
1236         return 0;
1237
1238 err:
1239         if (page)
1240                 page_cache_release(page);
1241         if (e4b->bd_bitmap_page)
1242                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1243         if (e4b->bd_buddy_page)
1244                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1245         e4b->bd_buddy = NULL;
1246         e4b->bd_bitmap = NULL;
1247         return ret;
1248 }
1249
1250 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1251 {
1252         if (e4b->bd_bitmap_page)
1253                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1254         if (e4b->bd_buddy_page)
1255                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1256 }
1257
1258
1259 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1260 {
1261         int order = 1;
1262         int bb_incr = 1 << (e4b->bd_blkbits - 1);
1263         void *bb;
1264
1265         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1266         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1267
1268         bb = e4b->bd_buddy;
1269         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1270                 block = block >> 1;
1271                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1272                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1273                         return order;
1274                 }
1275                 bb += bb_incr;
1276                 bb_incr >>= 1;
1277                 order++;
1278         }
1279         return 0;
1280 }
1281
1282 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1283 {
1284         __u32 *addr;
1285
1286         len = cur + len;
1287         while (cur < len) {
1288                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1289                         /* fast path: clear whole word at once */
1290                         addr = bm + (cur >> 3);
1291                         *addr = 0;
1292                         cur += 32;
1293                         continue;
1294                 }
1295                 mb_clear_bit(cur, bm);
1296                 cur++;
1297         }
1298 }
1299
1300 /* clear bits in given range
1301  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1302  */
1303 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1304 {
1305         __u32 *addr;
1306         int zero_bit = -1;
1307
1308         len = cur + len;
1309         while (cur < len) {
1310                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1311                         /* fast path: clear whole word at once */
1312                         addr = bm + (cur >> 3);
1313                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1314                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1315                         *addr = 0;
1316                         cur += 32;
1317                         continue;
1318                 }
1319                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1320                         zero_bit = cur;
1321                 cur++;
1322         }
1323
1324         return zero_bit;
1325 }
1326
1327 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1328 {
1329         __u32 *addr;
1330
1331         len = cur + len;
1332         while (cur < len) {
1333                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1334                         /* fast path: set whole word at once */
1335                         addr = bm + (cur >> 3);
1336                         *addr = 0xffffffff;
1337                         cur += 32;
1338                         continue;
1339                 }
1340                 mb_set_bit(cur, bm);
1341                 cur++;
1342         }
1343 }
1344
1345 /*
1346  * _________________________________________________________________ */
1347
1348 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1349 {
1350         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1351                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1352                 (*bit) -= side;
1353                 return 1;
1354         }
1355         else {
1356                 (*bit) += side;
1357                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1358                 return -1;
1359         }
1360 }
1361
1362 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1363 {
1364         int max;
1365         int order = 1;
1366         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1367
1368         while (buddy) {
1369                 void *buddy2;
1370
1371                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1372                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1373                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1374                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1375                  * align with upper layer and then go up.
1376                  * Releasing entire group is all about clearing
1377                  * single bit of highest order buddy.
1378                  */
1379
1380                 /* Example:
1381                  * ---------------------------------
1382                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1383                  * ---------------------------------
1384                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1385                  * ---------------------------------
1386                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1387                  *      \_____________________/
1388                  *
1389                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1390                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1391                  * decrease bb_counters and extend range to
1392                  * [0; 6]
1393                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1394                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1395                  * [0; 5].
1396                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1397                  */
1398
1399
1400                 if (first & 1)
1401                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1402                 if (!(last & 1))
1403                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1404                 if (first > last)
1405                         break;
1406                 order++;
1407
1408                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1409                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1410                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1411                         break;
1412                 }
1413                 first >>= 1;
1414                 last >>= 1;
1415                 buddy = buddy2;
1416         }
1417 }
1418
1419 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1420                            int first, int count)
1421 {
1422         int left_is_free = 0;
1423         int right_is_free = 0;
1424         int block;
1425         int last = first + count - 1;
1426         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1427
1428         if (WARN_ON(count == 0))
1429                 return;
1430         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1431         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1432         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1433         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1434                 return;
1435
1436         mb_check_buddy(e4b);
1437         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1438
1439         e4b->bd_info->bb_free += count;
1440         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1441                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1442
1443         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1444          * clear range and then check right neighbour
1445          */
1446         if (first != 0)
1447                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1448         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1449         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1450                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1451
1452         if (unlikely(block != -1)) {
1453                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1454                 ext4_fsblk_t blocknr;
1455
1456                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1457                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1458                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1459                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1460                                       blocknr,
1461                                       "freeing already freed block "
1462                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1463                                       block);
1464                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))
1465                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
1466                                            e4b->bd_info->bb_free);
1467                 /* Mark the block group as corrupt. */
1468                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1469                         &e4b->bd_info->bb_state);
1470                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1471                 goto done;
1472         }
1473
1474         /* let's maintain fragments counter */
1475         if (left_is_free && right_is_free)
1476                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1477         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1478                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1479
1480         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1481          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1482          * zero order checks.
1483          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1484          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1485          */
1486         if (first & 1) {
1487                 first += !left_is_free;
1488                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1489         }
1490         if (!(last & 1)) {
1491                 last -= !right_is_free;
1492                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1493         }
1494
1495         if (first <= last)
1496                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1497
1498 done:
1499         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1500         mb_check_buddy(e4b);
1501 }
1502
1503 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1504                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1505 {
1506         int next = block;
1507         int max, order;
1508         void *buddy;
1509
1510         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1511         BUG_ON(ex == NULL);
1512
1513         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1514         BUG_ON(buddy == NULL);
1515         BUG_ON(block >= max);
1516         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1517                 ex->fe_len = 0;
1518                 ex->fe_start = 0;
1519                 ex->fe_group = 0;
1520                 return 0;
1521         }
1522
1523         /* find actual order */
1524         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1525         block = block >> order;
1526
1527         ex->fe_len = 1 << order;
1528         ex->fe_start = block << order;
1529         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1530
1531         /* calc difference from given start */
1532         next = next - ex->fe_start;
1533         ex->fe_len -= next;
1534         ex->fe_start += next;
1535
1536         while (needed > ex->fe_len &&
1537                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1538
1539                 if (block + 1 >= max)
1540                         break;
1541
1542                 next = (block + 1) * (1 << order);
1543                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1544                         break;
1545
1546                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1547
1548                 block = next >> order;
1549                 ex->fe_len += 1 << order;
1550         }
1551
1552         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1553         return ex->fe_len;
1554 }
1555
1556 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1557 {
1558         int ord;
1559         int mlen = 0;
1560         int max = 0;
1561         int cur;
1562         int start = ex->fe_start;
1563         int len = ex->fe_len;
1564         unsigned ret = 0;
1565         int len0 = len;
1566         void *buddy;
1567
1568         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1569         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1570         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1571         mb_check_buddy(e4b);
1572         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1573
1574         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1575         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1576                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1577
1578         /* let's maintain fragments counter */
1579         if (start != 0)
1580                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1581         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1582                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1583         if (mlen && max)
1584                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1585         else if (!mlen && !max)
1586                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1587
1588         /* let's maintain buddy itself */
1589         while (len) {
1590                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1591
1592                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1593                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1594                         mlen = 1 << ord;
1595                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1596                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1597                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1598                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1599                         start += mlen;
1600                         len -= mlen;
1601                         BUG_ON(len < 0);
1602                         continue;
1603                 }
1604
1605                 /* store for history */
1606                 if (ret == 0)
1607                         ret = len | (ord << 16);
1608
1609                 /* we have to split large buddy */
1610                 BUG_ON(ord <= 0);
1611                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1612                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1613                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1614
1615                 ord--;
1616                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1617                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1618                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1619                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1620                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1621                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1622         }
1623         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1624
1625         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1626         mb_check_buddy(e4b);
1627
1628         return ret;
1629 }
1630
1631 /*
1632  * Must be called under group lock!
1633  */
1634 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1635                                         struct ext4_buddy *e4b)
1636 {
1637         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1638         int ret;
1639
1640         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1641         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1642
1643         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1644         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1645         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1646
1647         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1648          * allocated blocks for history */
1649         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1650
1651         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1652         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1653         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1654
1655         /*
1656          * take the page reference. We want the page to be pinned
1657          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1658          * group until we update the bitmap. That would mean we
1659          * double allocate blocks. The reference is dropped
1660          * in ext4_mb_release_context
1661          */
1662         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1663         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1664         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1665         get_page(ac->ac_buddy_page);
1666         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1667         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1668                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1669                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1670                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1671                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1672         }
1673 }
1674
1675 /*
1676  * regular allocator, for general purposes allocation
1677  */
1678
1679 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1680                                         struct ext4_buddy *e4b,
1681                                         int finish_group)
1682 {
1683         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1684         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1685         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1686         struct ext4_free_extent ex;
1687         int max;
1688
1689         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1690                 return;
1691         /*
1692          * We don't want to scan for a whole year
1693          */
1694         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1695                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1696                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1697                 return;
1698         }
1699
1700         /*
1701          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1702          */
1703         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1704                 return;
1705
1706         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1707                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1708                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1709                  * when it was found (within this lock-unlock
1710                  * period or not) */
1711                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1712                 if (max >= gex->fe_len) {
1713                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1714                         return;
1715                 }
1716         }
1717 }
1718
1719 /*
1720  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1721  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1722  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1723  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1724  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1725  * mballoc can't find good enough extent.
1726  *
1727  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1728  */
1729 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1730                                         struct ext4_free_extent *ex,
1731                                         struct ext4_buddy *e4b)
1732 {
1733         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1734         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1735
1736         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1737         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1738         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1739         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1740
1741         ac->ac_found++;
1742
1743         /*
1744          * The special case - take what you catch first
1745          */
1746         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1747                 *bex = *ex;
1748                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1749                 return;
1750         }
1751
1752         /*
1753          * Let's check whether the chuck is good enough
1754          */
1755         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1756                 *bex = *ex;
1757                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1758                 return;
1759         }
1760
1761         /*
1762          * If this is first found extent, just store it in the context
1763          */
1764         if (bex->fe_len == 0) {
1765                 *bex = *ex;
1766                 return;
1767         }
1768
1769         /*
1770          * If new found extent is better, store it in the context
1771          */
1772         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1773                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1774                  * larger than previous best one is better */
1775                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1776                         *bex = *ex;
1777         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1778                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1779                  * an extent that still satisfy the request, but is
1780                  * smaller than previous one */
1781                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1782                         *bex = *ex;
1783         }
1784
1785         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1786 }
1787
1788 static noinline_for_stack
1789 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1790                                         struct ext4_buddy *e4b)
1791 {
1792         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1793         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1794         int max;
1795         int err;
1796
1797         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1798         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1799         if (err)
1800                 return err;
1801
1802         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1803         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1804
1805         if (max > 0) {
1806                 ac->ac_b_ex = ex;
1807                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1808         }
1809
1810         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1811         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1812
1813         return 0;
1814 }
1815
1816 static noinline_for_stack
1817 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1818                                 struct ext4_buddy *e4b)
1819 {
1820         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1821         int max;
1822         int err;
1823         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1824         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1825         struct ext4_free_extent ex;
1826
1827         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1828                 return 0;
1829         if (grp->bb_free == 0)
1830                 return 0;
1831
1832         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1833         if (err)
1834                 return err;
1835
1836         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1837                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1838                 return 0;
1839         }
1840
1841         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1842         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1843                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1844         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1845
1846         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1847                 ext4_fsblk_t start;
1848
1849                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1850                         ex.fe_start;
1851                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1852                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1853                         ac->ac_found++;
1854                         ac->ac_b_ex = ex;
1855                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1856                 }
1857         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1858                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1859                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1860                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1861                 ac->ac_found++;
1862                 ac->ac_b_ex = ex;
1863                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1864         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1865                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1866                  * number of blocks to an existing extent */
1867                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1868                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1869                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1870                 ac->ac_found++;
1871                 ac->ac_b_ex = ex;
1872                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1873         }
1874         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1875         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1876
1877         return 0;
1878 }
1879
1880 /*
1881  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1882  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1883  */
1884 static noinline_for_stack
1885 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1886                                         struct ext4_buddy *e4b)
1887 {
1888         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1889         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1890         void *buddy;
1891         int i;
1892         int k;
1893         int max;
1894
1895         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1896         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1897                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1898                         continue;
1899
1900                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1901                 BUG_ON(buddy == NULL);
1902
1903                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1904                 BUG_ON(k >= max);
1905
1906                 ac->ac_found++;
1907
1908                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1909                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1910                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1911
1912                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1913
1914                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1915
1916                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1917                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1918
1919                 break;
1920         }
1921 }
1922
1923 /*
1924  * The routine scans the group and measures all found extents.
1925  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1926  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1927  */
1928 static noinline_for_stack
1929 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1930                                         struct ext4_buddy *e4b)
1931 {
1932         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1933         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1934         struct ext4_free_extent ex;
1935         int i;
1936         int free;
1937
1938         free = e4b->bd_info->bb_free;
1939         BUG_ON(free <= 0);
1940
1941         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1942
1943         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1944                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1945                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1946                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1947                         /*
1948                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1949                          * free blocks even though group info says we
1950                          * we have free blocks
1951                          */
1952                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1953                                         "%d free clusters as per "
1954                                         "group info. But bitmap says 0",
1955                                         free);
1956                         break;
1957                 }
1958
1959                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1960                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1961                 if (free < ex.fe_len) {
1962                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1963                                         "%d free clusters as per "
1964                                         "group info. But got %d blocks",
1965                                         free, ex.fe_len);
1966                         /*
1967                          * The number of free blocks differs. This mostly
1968                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1969                          * without claiming the space.
1970                          */
1971                         break;
1972                 }
1973                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1974                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1975
1976                 i += ex.fe_len;
1977                 free -= ex.fe_len;
1978         }
1979
1980         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1981 }
1982
1983 /*
1984  * This is a special case for storages like raid5
1985  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1986  */
1987 static noinline_for_stack
1988 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1989                                  struct ext4_buddy *e4b)
1990 {
1991         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1992         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1993         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1994         struct ext4_free_extent ex;
1995         ext4_fsblk_t first_group_block;
1996         ext4_fsblk_t a;
1997         ext4_grpblk_t i;
1998         int max;
1999
2000         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
2001
2002         /* find first stripe-aligned block in group */
2003         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2004
2005         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2006         do_div(a, sbi->s_stripe);
2007         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2008
2009         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2010                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2011                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2012                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2013                                 ac->ac_found++;
2014                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2015                                 ac->ac_b_ex = ex;
2016                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2017                                 break;
2018                         }
2019                 }
2020                 i += sbi->s_stripe;
2021         }
2022 }
2023
2024 /*
2025  * This is now called BEFORE we load the buddy bitmap.
2026  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2027  * for the allocation or not. In addition it can also return negative
2028  * error code when something goes wrong.
2029  */
2030 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2031                                 ext4_group_t group, int cr)
2032 {
2033         unsigned free, fragments;
2034         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2035         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2036
2037         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2038
2039         free = grp->bb_free;
2040         if (free == 0)
2041                 return 0;
2042         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2043                 return 0;
2044
2045         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2046                 return 0;
2047
2048         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2049         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2050                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
2051                 if (ret)
2052                         return ret;
2053         }
2054
2055         fragments = grp->bb_fragments;
2056         if (fragments == 0)
2057                 return 0;
2058
2059         switch (cr) {
2060         case 0:
2061                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2062
2063                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2064                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2065                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2066                     ((group % flex_size) == 0))
2067                         return 0;
2068
2069                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2070                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2071                         return 1;
2072
2073                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2074                         return 0;
2075
2076                 return 1;
2077         case 1:
2078                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2079                         return 1;
2080                 break;
2081         case 2:
2082                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2083                         return 1;
2084                 break;
2085         case 3:
2086                 return 1;
2087         default:
2088                 BUG();
2089         }
2090
2091         return 0;
2092 }
2093
2094 static noinline_for_stack int
2095 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2096 {
2097         ext4_group_t ngroups, group, i;
2098         int cr;
2099         int err = 0, first_err = 0;
2100         struct ext4_sb_info *sbi;
2101         struct super_block *sb;
2102         struct ext4_buddy e4b;
2103
2104         sb = ac->ac_sb;
2105         sbi = EXT4_SB(sb);
2106         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2107         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2108         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2109                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2110
2111         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2112
2113         /* first, try the goal */
2114         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2115         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2116                 goto out;
2117
2118         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2119                 goto out;
2120
2121         /*
2122          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2123          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2124          * try exact allocation using buddy.
2125          */
2126         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2127         ac->ac_2order = 0;
2128         /*
2129          * We search using buddy data only if the order of the request
2130          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2131          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2132          */
2133         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2134                 /*
2135                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2136                  */
2137                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2138                         ac->ac_2order = i - 1;
2139         }
2140
2141         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2142         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2143                 /* TBD: may be hot point */
2144                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2145                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2146                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2147                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2148         }
2149
2150         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2151         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2152         /*
2153          * cr == 0 try to get exact allocation,
2154          * cr == 3  try to get anything
2155          */
2156 repeat:
2157         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2158                 ac->ac_criteria = cr;
2159                 /*
2160                  * searching for the right group start
2161                  * from the goal value specified
2162                  */
2163                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2164
2165                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2166                         int ret = 0;
2167                         cond_resched();
2168                         /*
2169                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2170                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2171                          */
2172                         if (group >= ngroups)
2173                                 group = 0;
2174
2175                         /* This now checks without needing the buddy page */
2176                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2177                         if (ret <= 0) {
2178                                 if (!first_err)
2179                                         first_err = ret;
2180                                 continue;
2181                         }
2182
2183                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2184                         if (err)
2185                                 goto out;
2186
2187                         ext4_lock_group(sb, group);
2188
2189                         /*
2190                          * We need to check again after locking the
2191                          * block group
2192                          */
2193                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2194                         if (ret <= 0) {
2195                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2196                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2197                                 if (!first_err)
2198                                         first_err = ret;
2199                                 continue;
2200                         }
2201
2202                         ac->ac_groups_scanned++;
2203                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2204                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2205                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2206                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2207                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2208                         else
2209                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2210
2211                         ext4_unlock_group(sb, group);
2212                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2213
2214                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2215                                 break;
2216                 }
2217         }
2218
2219         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2220             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2221                 /*
2222                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2223                  * the best chunk we've found so far
2224                  */
2225
2226                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2227                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2228                         /*
2229                          * Someone more lucky has already allocated it.
2230                          * The only thing we can do is just take first
2231                          * found block(s)
2232                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2233                          */
2234                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2235                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2236                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2237                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2238                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2239                         cr = 3;
2240                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2241                         goto repeat;
2242                 }
2243         }
2244 out:
2245         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2246                 err = first_err;
2247         return err;
2248 }
2249
2250 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2251 {
2252         struct super_block *sb = seq->private;
2253         ext4_group_t group;
2254
2255         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2256                 return NULL;
2257         group = *pos + 1;
2258         return (void *) ((unsigned long) group);
2259 }
2260
2261 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2262 {
2263         struct super_block *sb = seq->private;
2264         ext4_group_t group;
2265
2266         ++*pos;
2267         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2268                 return NULL;
2269         group = *pos + 1;
2270         return (void *) ((unsigned long) group);
2271 }
2272
2273 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2274 {
2275         struct super_block *sb = seq->private;
2276         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2277         int i;
2278         int err, buddy_loaded = 0;
2279         struct ext4_buddy e4b;
2280         struct ext4_group_info *grinfo;
2281         struct sg {
2282                 struct ext4_group_info info;
2283                 ext4_grpblk_t counters[16];
2284         } sg;
2285
2286         group--;
2287         if (group == 0)
2288                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2289                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2290                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]");
2291
2292         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2293                 sizeof(struct ext4_group_info);
2294         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2295         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2296         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2297                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2298                 if (err) {
2299                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2300                         return 0;
2301                 }
2302                 buddy_loaded = 1;
2303         }
2304
2305         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2306
2307         if (buddy_loaded)
2308                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2309
2310         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2311                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2312         for (i = 0; i <= 13; i++)
2313                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2314                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2315         seq_printf(seq, " ]\n");
2316
2317         return 0;
2318 }
2319
2320 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2321 {
2322 }
2323
2324 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2325         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2326         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2327         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2328         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2329 };
2330
2331 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2332 {
2333         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2334         int rc;
2335
2336         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2337         if (rc == 0) {
2338                 struct seq_file *m = file->private_data;
2339                 m->private = sb;
2340         }
2341         return rc;
2342
2343 }
2344
2345 const struct file_operations ext4_seq_mb_groups_fops = {
2346         .owner          = THIS_MODULE,
2347         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2348         .read           = seq_read,
2349         .llseek         = seq_lseek,
2350         .release        = seq_release,
2351 };
2352
2353 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2354 {
2355         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2356         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2357
2358         BUG_ON(!cachep);
2359         return cachep;
2360 }
2361
2362 /*
2363  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2364  * of groups
2365  */
2366 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2367 {
2368         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2369         unsigned size;
2370         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2371
2372         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2373                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2374         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2375                 return 0;
2376
2377         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2378         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2379         if (!new_groupinfo) {
2380                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2381                 return -ENOMEM;
2382         }
2383         if (sbi->s_group_info) {
2384                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2385                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2386                 kvfree(sbi->s_group_info);
2387         }
2388         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2389         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2390         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2391                    sbi->s_group_info_size);
2392         return 0;
2393 }
2394
2395 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2396 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2397                           struct ext4_group_desc *desc)
2398 {
2399         int i;
2400         int metalen = 0;
2401         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2402         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2403         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2404
2405         /*
2406          * First check if this group is the first of a reserved block.
2407          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2408          * to ext4_group_info structures
2409          */
2410         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2411                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2412                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2413                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2414                 if (meta_group_info == NULL) {
2415                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2416                                  "for a buddy group");
2417                         goto exit_meta_group_info;
2418                 }
2419                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2420                         meta_group_info;
2421         }
2422
2423         meta_group_info =
2424                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2425         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2426
2427         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2428         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2429                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2430                 goto exit_group_info;
2431         }
2432         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2433                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2434
2435         /*
2436          * initialize bb_free to be able to skip
2437          * empty groups without initialization
2438          */
2439         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2440                 meta_group_info[i]->bb_free =
2441                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2442         } else {
2443                 meta_group_info[i]->bb_free =
2444                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2445         }
2446
2447         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2448         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2449         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2450         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2451
2452 #ifdef DOUBLE_CHECK
2453         {
2454                 struct buffer_head *bh;
2455                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2456                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2457                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2458                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2459                 BUG_ON(IS_ERR_OR_NULL(bh));
2460                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2461                         sb->s_blocksize);
2462                 put_bh(bh);
2463         }
2464 #endif
2465
2466         return 0;
2467
2468 exit_group_info:
2469         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2470         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2471                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2472                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2473         }
2474 exit_meta_group_info:
2475         return -ENOMEM;
2476 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2477
2478 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2479 {
2480         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2481         ext4_group_t i;
2482         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2483         int err;
2484         struct ext4_group_desc *desc;
2485         struct kmem_cache *cachep;
2486
2487         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2488         if (err)
2489                 return err;
2490
2491         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2492         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2493                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2494                 goto err_freesgi;
2495         }
2496         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2497          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2498          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2499          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2500         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2501         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2502         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2503                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2504                 if (desc == NULL) {
2505                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2506                         goto err_freebuddy;
2507                 }
2508                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2509                         goto err_freebuddy;
2510         }
2511
2512         return 0;
2513
2514 err_freebuddy:
2515         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2516         while (i-- > 0)
2517                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2518         i = sbi->s_group_info_size;
2519         while (i-- > 0)
2520                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2521         iput(sbi->s_buddy_cache);
2522 err_freesgi:
2523         kvfree(sbi->s_group_info);
2524         return -ENOMEM;
2525 }
2526
2527 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2528 {
2529         int i;
2530
2531         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2532                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2533                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2534                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2535         }
2536 }
2537
2538 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2539 {
2540         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2541         int slab_size;
2542         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2543         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2544         struct kmem_cache *cachep;
2545
2546         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2547                 return -EINVAL;
2548
2549         if (unlikely(cache_index < 0))
2550                 cache_index = 0;
2551
2552         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2553         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2554                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2555                 return 0;       /* Already created */
2556         }
2557
2558         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2559                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2560
2561         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2562                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2563                                         NULL);
2564
2565         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2566
2567         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2568         if (!cachep) {
2569                 printk(KERN_EMERG
2570                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2571                 return -ENOMEM;
2572         }
2573
2574         return 0;
2575 }
2576
2577 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2578 {
2579         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2580         unsigned i, j;
2581         unsigned offset, offset_incr;
2582         unsigned max;
2583         int ret;
2584
2585         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2586
2587         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2588         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2589                 ret = -ENOMEM;
2590                 goto out;
2591         }
2592
2593         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2594         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2595         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2596                 ret = -ENOMEM;
2597                 goto out;
2598         }
2599
2600         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2601         if (ret < 0)
2602                 goto out;
2603
2604         /* order 0 is regular bitmap */
2605         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2606         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2607
2608         i = 1;
2609         offset = 0;
2610         offset_incr = 1 << (sb->s_blocksize_bits - 1);
2611         max = sb->s_blocksize << 2;
2612         do {
2613                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2614                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2615                 offset += offset_incr;
2616                 offset_incr = offset_incr >> 1;
2617                 max = max >> 1;
2618                 i++;
2619         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2620
2621         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2622         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2623
2624         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2625         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2626         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2627         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2628         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2629         /*
2630          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2631          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2632          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2633          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2634          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2635          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2636          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2637          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2638          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2639          * which seems reasonable as a default.
2640          */
2641         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2642                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2643         /*
2644          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2645          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2646          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2647          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2648          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2649          * the stripes.
2650          */
2651         if (sbi->s_stripe > 1) {
2652                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2653                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2654         }
2655
2656         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2657         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2658                 ret = -ENOMEM;
2659                 goto out;
2660         }
2661         for_each_possible_cpu(i) {
2662                 struct ext4_locality_group *lg;
2663                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2664                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2665                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2666                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2667                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2668         }
2669
2670         /* init file for buddy data */
2671         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2672         if (ret != 0)
2673                 goto out_free_locality_groups;
2674
2675         return 0;
2676
2677 out_free_locality_groups:
2678         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2679         sbi->s_locality_groups = NULL;
2680 out:
2681         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2682         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2683         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2684         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2685         return ret;
2686 }
2687
2688 /* need to called with the ext4 group lock held */
2689 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2690 {
2691         struct ext4_prealloc_space *pa;
2692         struct list_head *cur, *tmp;
2693         int count = 0;
2694
2695         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2696                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2697                 list_del(&pa->pa_group_list);
2698                 count++;
2699                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2700         }
2701         if (count)
2702                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2703
2704 }
2705
2706 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2707 {
2708         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2709         ext4_group_t i;
2710         int num_meta_group_infos;
2711         struct ext4_group_info *grinfo;
2712         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2713         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2714
2715         if (sbi->s_group_info) {
2716                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2717                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2718 #ifdef DOUBLE_CHECK
2719                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2720 #endif
2721                         ext4_lock_group(sb, i);
2722                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2723                         ext4_unlock_group(sb, i);
2724                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2725                 }
2726                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2727                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2728                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2729                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2730                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2731                 kvfree(sbi->s_group_info);
2732         }
2733         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2734         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2735         iput(sbi->s_buddy_cache);
2736         if (sbi->s_mb_stats) {
2737                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2738                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2739                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2740                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2741                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2742                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2743                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2744                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2745                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2746                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2747                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2748                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2749                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2750                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2751                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2752                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2753                                 sbi->s_mb_generation_time);
2754                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2755                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2756                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2757                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2758         }
2759
2760         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2761
2762         return 0;
2763 }
2764
2765 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2766                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count,
2767                 unsigned long flags)
2768 {
2769         ext4_fsblk_t discard_block;
2770
2771         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2772                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2773         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2774         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2775                         (unsigned long long) discard_block, count);
2776         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, flags);
2777 }
2778
2779 /*
2780  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2781  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2782  */
2783 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2784                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2785                                     int rc)
2786 {
2787         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2788         struct ext4_buddy e4b;
2789         struct ext4_group_info *db;
2790         int err, count = 0, count2 = 0;
2791
2792         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2793                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2794
2795         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2796                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2797                                          entry->efd_start_cluster,
2798                                          entry->efd_count, 0);
2799                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2800                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2801                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2802                                  " with %d", entry->efd_group,
2803                                  entry->efd_start_cluster,
2804                                  entry->efd_count, err);
2805         }
2806
2807         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2808         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2809         BUG_ON(err != 0);
2810
2811
2812         db = e4b.bd_info;
2813         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2814         count += entry->efd_count;
2815         count2++;
2816         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2817         /* Take it out of per group rb tree */
2818         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2819         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2820
2821         /*
2822          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2823          * ext4_trim_fs can trim it.
2824          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2825          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2826          */
2827         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2828                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2829
2830         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2831                 /* No more items in the per group rb tree
2832                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2833                  */
2834                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2835                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2836         }
2837         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2838         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2839         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2840
2841         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2842 }
2843
2844 int __init ext4_init_mballoc(void)
2845 {
2846         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2847                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2848         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2849                 return -ENOMEM;
2850
2851         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2852                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2853         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2854                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2855                 return -ENOMEM;
2856         }
2857
2858         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2859                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2860         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2861                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2862                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2863                 return -ENOMEM;
2864         }
2865         return 0;
2866 }
2867
2868 void ext4_exit_mballoc(void)
2869 {
2870         /*
2871          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2872          * before destroying the slab cache.
2873          */
2874         rcu_barrier();
2875         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2876         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2877         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2878         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2879 }
2880
2881
2882 /*
2883  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2884  * Returns 0 if success or error code
2885  */
2886 static noinline_for_stack int
2887 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2888                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2889 {
2890         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2891         struct ext4_group_desc *gdp;
2892         struct buffer_head *gdp_bh;
2893         struct ext4_sb_info *sbi;
2894         struct super_block *sb;
2895         ext4_fsblk_t block;
2896         int err, len;
2897
2898         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2899         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2900
2901         sb = ac->ac_sb;
2902         sbi = EXT4_SB(sb);
2903
2904         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2905         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
2906                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
2907                 bitmap_bh = NULL;
2908                 goto out_err;
2909         }
2910
2911         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2912         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2913         if (err)
2914                 goto out_err;
2915
2916         err = -EIO;
2917         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2918         if (!gdp)
2919                 goto out_err;
2920
2921         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2922                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2923
2924         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2925         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2926         if (err)
2927                 goto out_err;
2928
2929         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2930
2931         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2932         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2933                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2934                            "fs metadata", block, block+len);
2935                 /* File system mounted not to panic on error
2936                  * Fix the bitmap and return EFSCORRUPTED
2937                  * We leak some of the blocks here.
2938                  */
2939                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2940                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2941                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2942                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2943                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2944                 if (!err)
2945                         err = -EFSCORRUPTED;
2946                 goto out_err;
2947         }
2948
2949         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2950 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2951         {
2952                 int i;
2953                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2954                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2955                                                 bitmap_bh->b_data));
2956                 }
2957         }
2958 #endif
2959         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2960                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2961         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2962                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2963                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2964                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2965                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2966         }
2967         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2968         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2969         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2970         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2971
2972         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2973         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2974         /*
2975          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2976          */
2977         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2978                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2979                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2980                                    reserv_clstrs);
2981
2982         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2983                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2984                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2985                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2986                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2987         }
2988
2989         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2990         if (err)
2991                 goto out_err;
2992         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2993
2994 out_err:
2995         brelse(bitmap_bh);
2996         return err;
2997 }
2998
2999 /*
3000  * here we normalize request for locality group
3001  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
3002  * s_strip if we set the same via mount option.
3003  * s_mb_group_prealloc can be configured via
3004  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
3005  *
3006  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3007  */
3008 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3009 {
3010         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3011         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3012
3013         BUG_ON(lg == NULL);
3014         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3015         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
3016                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
3017 }
3018
3019 /*
3020  * Normalization means making request better in terms of
3021  * size and alignment
3022  */
3023 static noinline_for_stack void
3024 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3025                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3026 {
3027         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3028         int bsbits, max;
3029         ext4_lblk_t end;
3030         loff_t size, start_off;
3031         loff_t orig_size __maybe_unused;
3032         ext4_lblk_t start;
3033         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3034         struct ext4_prealloc_space *pa;
3035
3036         /* do normalize only data requests, metadata requests
3037            do not need preallocation */
3038         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3039                 return;
3040
3041         /* sometime caller may want exact blocks */
3042         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3043                 return;
3044
3045         /* caller may indicate that preallocation isn't
3046          * required (it's a tail, for example) */
3047         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3048                 return;
3049
3050         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3051                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3052                 return ;
3053         }
3054
3055         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3056
3057         /* first, let's learn actual file size
3058          * given current request is allocated */
3059         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3060         size = size << bsbits;
3061         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3062                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3063         orig_size = size;
3064
3065         /* max size of free chunks */
3066         max = 2 << bsbits;
3067
3068 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3069                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3070
3071         /* first, try to predict filesize */
3072         /* XXX: should this table be tunable? */
3073         start_off = 0;
3074         if (size <= 16 * 1024) {
3075                 size = 16 * 1024;
3076         } else if (size <= 32 * 1024) {
3077                 size = 32 * 1024;
3078         } else if (size <= 64 * 1024) {
3079                 size = 64 * 1024;
3080         } else if (size <= 128 * 1024) {
3081                 size = 128 * 1024;
3082         } else if (size <= 256 * 1024) {
3083                 size = 256 * 1024;
3084         } else if (size <= 512 * 1024) {
3085                 size = 512 * 1024;
3086         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3087                 size = 1024 * 1024;
3088         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3089                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3090                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3091                 size = 2 * 1024 * 1024;
3092         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3093                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3094                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3095                 size = 4 * 1024 * 1024;
3096         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3097                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3098                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3099                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3100                 size = 8 * 1024 * 1024;
3101         } else {
3102                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3103                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3104                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3105         }
3106         size = size >> bsbits;
3107         start = start_off >> bsbits;
3108
3109         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3110         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3111                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3112                 start = ar->lleft + 1;
3113         }
3114         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3115                 size -= start + size - ar->lright;
3116
3117         end = start + size;
3118
3119         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3120         rcu_read_lock();
3121         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3122                 ext4_lblk_t pa_end;
3123
3124                 if (pa->pa_deleted)
3125                         continue;
3126                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3127                 if (pa->pa_deleted) {
3128                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3129                         continue;
3130                 }
3131
3132                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3133                                                   pa->pa_len);
3134
3135                 /* PA must not overlap original request */
3136                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3137                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3138
3139                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3140                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3141                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3142                         continue;
3143                 }
3144                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3145
3146                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3147                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3148                         BUG_ON(pa_end < start);
3149                         start = pa_end;
3150                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3151                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3152                         end = pa->pa_lstart;
3153                 }
3154                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3155         }
3156         rcu_read_unlock();
3157         size = end - start;
3158
3159         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3160         rcu_read_lock();
3161         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3162                 ext4_lblk_t pa_end;
3163
3164                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3165                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3166                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3167                                                           pa->pa_len);
3168                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3169                 }
3170                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3171         }
3172         rcu_read_unlock();
3173
3174         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3175                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3176                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3177                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3178                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3179                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3180                 BUG();
3181         }
3182         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3183
3184         /* now prepare goal request */
3185
3186         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3187          * placement or satisfy big request as is */
3188         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3189         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3190
3191         /* define goal start in order to merge */
3192         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3193                 /* merge to the right */
3194                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3195                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3196                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3197                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3198         }
3199         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3200                 /* merge to the left */
3201                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3202                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3203                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3204                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3205         }
3206
3207         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3208                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3209 }
3210
3211 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3212 {
3213         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3214
3215         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3216                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3217                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3218                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3219                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3220                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3221                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3222                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3223                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3224                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3225                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3226         }
3227
3228         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3229                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3230         else
3231                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3232 }
3233
3234 /*
3235  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3236  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3237  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3238  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3239  */
3240 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3241 {
3242         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3243         struct ext4_buddy e4b;
3244         int err;
3245
3246         if (pa == NULL) {
3247                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3248                         return;
3249                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3250                 if (err) {
3251                         /*
3252                          * This should never happen since we pin the
3253                          * pages in the ext4_allocation_context so
3254                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3255                          */
3256                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3257                         return;
3258                 }
3259                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3260                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3261                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3262                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3263                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3264                 return;
3265         }
3266         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3267                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3268 }
3269
3270 /*
3271  * use blocks preallocated to inode
3272  */
3273 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3274                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3275 {
3276         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3277         ext4_fsblk_t start;
3278         ext4_fsblk_t end;
3279         int len;
3280
3281         /* found preallocated blocks, use them */
3282         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3283         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3284                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3285         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3286         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3287                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3288         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3289         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3290         ac->ac_pa = pa;
3291
3292         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3293         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3294         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3295         pa->pa_free -= len;
3296
3297         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3298 }
3299
3300 /*
3301  * use blocks preallocated to locality group
3302  */
3303 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3304                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3305 {
3306         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3307
3308         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3309                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3310                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3311         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3312         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3313         ac->ac_pa = pa;
3314
3315         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3316          * possible race when the group is being loaded concurrently
3317          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3318          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3319          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3320          */
3321         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3322 }
3323
3324 /*
3325  * Return the prealloc space that have minimal distance
3326  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3327  * space that is having currently known minimal distance
3328  * from the goal block.
3329  */
3330 static struct ext4_prealloc_space *
3331 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3332                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3333                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3334 {
3335         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3336
3337         if (cpa == NULL) {
3338                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3339                 return pa;
3340         }
3341         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3342         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3343
3344         if (cur_distance <= new_distance)
3345                 return cpa;
3346
3347         /* drop the previous reference */
3348         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3349         atomic_inc(&pa->pa_count);
3350         return pa;
3351 }
3352
3353 /*
3354  * search goal blocks in preallocated space
3355  */
3356 static noinline_for_stack int
3357 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3358 {
3359         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3360         int order, i;
3361         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3362         struct ext4_locality_group *lg;
3363         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3364         ext4_fsblk_t goal_block;
3365
3366         /* only data can be preallocated */
3367         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3368                 return 0;
3369
3370         /* first, try per-file preallocation */
3371         rcu_read_lock();
3372         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3373
3374                 /* all fields in this condition don't change,
3375                  * so we can skip locking for them */
3376                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3377                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3378                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3379                         continue;
3380
3381                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3382                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3383                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3384                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3385                         continue;
3386
3387                 /* found preallocated blocks, use them */
3388                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3389                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3390                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3391                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3392                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3393                         ac->ac_criteria = 10;
3394                         rcu_read_unlock();
3395                         return 1;
3396                 }
3397                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3398         }
3399         rcu_read_unlock();
3400
3401         /* can we use group allocation? */
3402         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3403                 return 0;
3404
3405         /* inode may have no locality group for some reason */
3406         lg = ac->ac_lg;
3407         if (lg == NULL)
3408                 return 0;
3409         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3410         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3411                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3412                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3413
3414         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3415         /*
3416          * search for the prealloc space that is having
3417          * minimal distance from the goal block.
3418          */
3419         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3420                 rcu_read_lock();
3421                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3422                                         pa_inode_list) {
3423                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3424                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3425                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3426
3427                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3428                                                                 pa, cpa);
3429                         }
3430                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3431                 }
3432                 rcu_read_unlock();
3433         }
3434         if (cpa) {
3435                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3436                 ac->ac_criteria = 20;
3437                 return 1;
3438         }
3439         return 0;
3440 }
3441
3442 /*
3443  * the function goes through all block freed in the group
3444  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3445  * buddy must be generated from this bitmap
3446  * Need to be called with the ext4 group lock held
3447  */
3448 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3449                                                 ext4_group_t group)
3450 {
3451         struct rb_node *n;
3452         struct ext4_group_info *grp;
3453         struct ext4_free_data *entry;
3454
3455         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3456         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3457
3458         while (n) {
3459                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3460                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3461                 n = rb_next(n);
3462         }
3463         return;
3464 }
3465
3466 /*
3467  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3468  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3469  * Need to be called with ext4 group lock held
3470  */
3471 static noinline_for_stack
3472 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3473                                         ext4_group_t group)
3474 {
3475         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3476         struct ext4_prealloc_space *pa;
3477         struct list_head *cur;
3478         ext4_group_t groupnr;
3479         ext4_grpblk_t start;
3480         int preallocated = 0;
3481         int len;
3482
3483         /* all form of preallocation discards first load group,
3484          * so the only competing code is preallocation use.
3485          * we don't need any locking here
3486          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3487          * otherwise we could leave used blocks available for
3488          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3489          * is dropping preallocation
3490          */
3491         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3492                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3493                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3494                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3495                                              &groupnr, &start);
3496                 len = pa->pa_len;
3497                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3498                 if (unlikely(len == 0))
3499                         continue;
3500                 BUG_ON(groupnr != group);
3501                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3502                 preallocated += len;
3503         }
3504         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3505 }
3506
3507 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3508 {
3509         struct ext4_prealloc_space *pa;
3510         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3511
3512         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3513         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3514         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3515 }
3516
3517 /*
3518  * drops a reference to preallocated space descriptor
3519  * if this was the last reference and the space is consumed
3520  */
3521 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3522                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3523 {
3524         ext4_group_t grp;
3525         ext4_fsblk_t grp_blk;
3526
3527         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3528         spin_lock(&pa->pa_lock);
3529         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3530                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3531                 return;
3532         }
3533
3534         if (pa->pa_deleted == 1) {
3535                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3536                 return;
3537         }
3538
3539         pa->pa_deleted = 1;
3540         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3541
3542         grp_blk = pa->pa_pstart;
3543         /*
3544          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3545          * next group when pa is used up
3546          */
3547         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3548                 grp_blk--;
3549
3550         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3551
3552         /*
3553          * possible race:
3554          *
3555          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3556          *                                      find block B in PA
3557          *  copy on-disk bitmap to buddy
3558          *                                      mark B in on-disk bitmap
3559          *                                      drop PA from group
3560          *  mark all PAs in buddy
3561          *
3562          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3563          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3564          * against that pair
3565          */
3566         ext4_lock_group(sb, grp);
3567         list_del(&pa->pa_group_list);
3568         ext4_unlock_group(sb, grp);
3569
3570         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3571         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3572         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3573
3574         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3575 }
3576
3577 /*
3578  * creates new preallocated space for given inode
3579  */
3580 static noinline_for_stack int
3581 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3582 {
3583         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3584         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3585         struct ext4_prealloc_space *pa;
3586         struct ext4_group_info *grp;
3587         struct ext4_inode_info *ei;
3588
3589         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3590         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3591         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3592         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3593
3594         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3595         if (pa == NULL)
3596                 return -ENOMEM;
3597
3598         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3599                 int winl;
3600                 int wins;
3601                 int win;
3602                 int offs;
3603
3604                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3605                  * so, found space must get proper lstart
3606                  * to cover original request */
3607                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3608                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3609
3610                 /* we're limited by original request in that
3611                  * logical block must be covered any way
3612                  * winl is window we can move our chunk within */
3613                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3614
3615                 /* also, we should cover whole original request */
3616                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3617
3618                 /* the smallest one defines real window */
3619                 win = min(winl, wins);
3620
3621                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3622                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3623                 if (offs && offs < win)
3624                         win = offs;
3625
3626                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3627                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3628                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3629                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3630         }
3631
3632         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3633          * allocated blocks for history */
3634         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3635
3636         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3637         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3638         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3639         pa->pa_free = pa->pa_len;
3640         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3641         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3642         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3643         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3644         pa->pa_deleted = 0;
3645         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3646
3647         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3648                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3649         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3650
3651         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3652         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3653
3654         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3655         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3656
3657         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3658         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
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         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3665         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3666         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3667
3668         return 0;
3669 }
3670
3671 /*
3672  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3673  */
3674 static noinline_for_stack int
3675 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3676 {
3677         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3678         struct ext4_locality_group *lg;
3679         struct ext4_prealloc_space *pa;
3680         struct ext4_group_info *grp;
3681
3682         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3683         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3684         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3685         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3686
3687         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3688         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3689         if (pa == NULL)
3690                 return -ENOMEM;
3691
3692         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3693          * allocated blocks for history */
3694         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3695
3696         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3697         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3698         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3699         pa->pa_free = pa->pa_len;
3700         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3701         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3702         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3703         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3704         pa->pa_deleted = 0;
3705         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3706
3707         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3708                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3709         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3710
3711         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3712         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3713
3714         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3715         lg = ac->ac_lg;
3716         BUG_ON(lg == NULL);
3717
3718         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3719         pa->pa_inode = NULL;
3720
3721         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3722         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3723         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3724
3725         /*
3726          * We will later add the new pa to the right bucket
3727          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3728          */
3729         return 0;
3730 }
3731
3732 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3733 {
3734         int err;
3735
3736         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3737                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3738         else
3739                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3740         return err;
3741 }
3742
3743 /*
3744  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3745  * in-core bitmap and buddy.
3746  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3747  * nobody else can find/use it.
3748  * the caller MUST hold group/inode locks.
3749  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3750  */
3751 static noinline_for_stack int
3752 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3753                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3754 {
3755         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3756         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3757         unsigned int end;
3758         unsigned int next;
3759         ext4_group_t group;
3760         ext4_grpblk_t bit;
3761         unsigned long long grp_blk_start;
3762         int err = 0;
3763         int free = 0;
3764
3765         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3766         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3767         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3768         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3769         end = bit + pa->pa_len;
3770
3771         while (bit < end) {
3772                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3773                 if (bit >= end)
3774                         break;
3775                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3776                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3777                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3778                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3779                 free += next - bit;
3780
3781                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3782                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3783                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3784                                                next - bit);
3785                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3786                 bit = next + 1;
3787         }
3788         if (free != pa->pa_free) {
3789                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3790                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3791                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3792                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3793                          (unsigned long) pa->pa_len);
3794                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3795                                         free, pa->pa_free);
3796                 /*
3797                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3798                  * from the bitmap and continue.
3799                  */
3800         }
3801         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3802
3803         return err;
3804 }
3805
3806 static noinline_for_stack int
3807 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3808                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3809 {
3810         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3811         ext4_group_t group;
3812         ext4_grpblk_t bit;
3813
3814         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3815         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3816         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3817         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3818         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3819         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3820         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3821
3822         return 0;
3823 }
3824
3825 /*
3826  * releases all preallocations in given group
3827  *
3828  * first, we need to decide discard policy:
3829  * - when do we discard
3830  *   1) ENOSPC
3831  * - how many do we discard
3832  *   1) how many requested
3833  */
3834 static noinline_for_stack int
3835 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3836                                         ext4_group_t group, int needed)
3837 {
3838         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3839         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3840         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3841         struct list_head list;
3842         struct ext4_buddy e4b;
3843         int err;
3844         int busy = 0;
3845         int free = 0;
3846
3847         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3848
3849         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3850                 return 0;
3851
3852         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3853         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3854                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3855                 ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
3856                            err, group);
3857                 return 0;
3858         }
3859
3860         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3861         if (err) {
3862                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3863                 put_bh(bitmap_bh);
3864                 return 0;
3865         }
3866
3867         if (needed == 0)
3868                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3869
3870         INIT_LIST_HEAD(&list);
3871 repeat:
3872         ext4_lock_group(sb, group);
3873         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3874                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3875                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3876                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3877                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3878                         busy = 1;
3879                         continue;
3880                 }
3881                 if (pa->pa_deleted) {
3882                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3883                         continue;
3884                 }
3885
3886                 /* seems this one can be freed ... */
3887                 pa->pa_deleted = 1;
3888
3889                 /* we can trust pa_free ... */
3890                 free += pa->pa_free;
3891
3892                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3893
3894                 list_del(&pa->pa_group_list);
3895                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3896         }
3897
3898         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3899         if (free < needed && busy) {
3900                 busy = 0;
3901                 ext4_unlock_group(sb, group);
3902                 cond_resched();
3903                 goto repeat;
3904         }
3905
3906         /* found anything to free? */
3907         if (list_empty(&list)) {
3908                 BUG_ON(free != 0);
3909                 goto out;
3910         }
3911
3912         /* now free all selected PAs */
3913         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3914
3915                 /* remove from object (inode or locality group) */
3916                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3917                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3918                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3919
3920                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3921                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3922                 else
3923                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3924
3925                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3926                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3927         }
3928
3929 out:
3930         ext4_unlock_group(sb, group);
3931         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3932         put_bh(bitmap_bh);
3933         return free;
3934 }
3935
3936 /*
3937  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3938  *
3939  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3940  * We don't want another block to be served from the prealloc
3941  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3942  *
3943  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3944  */
3945 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3946 {
3947         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3948         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3949         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3950         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3951         ext4_group_t group = 0;
3952         struct list_head list;
3953         struct ext4_buddy e4b;
3954         int err;
3955
3956         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3957                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3958                 return;
3959         }
3960
3961         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3962         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3963
3964         INIT_LIST_HEAD(&list);
3965
3966 repeat:
3967         /* first, collect all pa's in the inode */
3968         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3969         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3970                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3971                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3972                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3973                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3974                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3975                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3976                          * use preallocation while we're discarding it */
3977                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3978                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3979                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3980                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3981                         WARN_ON(1);
3982                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3983                         goto repeat;
3984
3985                 }
3986                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3987                         pa->pa_deleted = 1;
3988                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3989                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3990                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3991                         continue;
3992                 }
3993
3994                 /* someone is deleting pa right now */
3995                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3996                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3997
3998                 /* we have to wait here because pa_deleted
3999                  * doesn't mean pa is already unlinked from
4000                  * the list. as we might be called from
4001                  * ->clear_inode() the inode will get freed
4002                  * and concurrent thread which is unlinking
4003                  * pa from inode's list may access already
4004                  * freed memory, bad-bad-bad */
4005
4006                 /* XXX: if this happens too often, we can
4007                  * add a flag to force wait only in case
4008                  * of ->clear_inode(), but not in case of
4009                  * regular truncate */
4010                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4011                 goto repeat;
4012         }
4013         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4014
4015         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4016                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4017                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4018
4019                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4020                 if (err) {
4021                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4022                                         group);
4023                         continue;
4024                 }
4025
4026                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4027                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4028                         err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4029                         ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
4030                                         err, group);
4031                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4032                         continue;
4033                 }
4034
4035                 ext4_lock_group(sb, group);
4036                 list_del(&pa->pa_group_list);
4037                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4038                 ext4_unlock_group(sb, group);
4039
4040                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4041                 put_bh(bitmap_bh);
4042
4043                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4044                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4045         }
4046 }
4047
4048 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4049 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4050 {
4051         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4052         ext4_group_t ngroups, i;
4053
4054         if (!ext4_mballoc_debug ||
4055             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4056                 return;
4057
4058         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4059                         " Allocation context details:");
4060         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4061                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4062         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4063                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4064                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4065                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4066                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4067                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4068                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4069                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4070                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4071                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4072                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4073                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4074                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4075                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4076                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4077                         (int)ac->ac_criteria);
4078         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4079         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4080         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4081         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4082                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4083                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4084                 ext4_grpblk_t start;
4085                 struct list_head *cur;
4086                 ext4_lock_group(sb, i);
4087                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4088                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4089                                         pa_group_list);
4090                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4091                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4092                                                      NULL, &start);
4093                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4094                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4095                                start, pa->pa_len);
4096                 }
4097                 ext4_unlock_group(sb, i);
4098
4099                 if (grp->bb_free == 0)
4100                         continue;
4101                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4102                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4103         }
4104         printk(KERN_ERR "\n");
4105 }
4106 #else
4107 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4108 {
4109         return;
4110 }
4111 #endif
4112
4113 /*
4114  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4115  * file is determined by the current size or the resulting size after
4116  * allocation which ever is larger
4117  *
4118  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4119  */
4120 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4121 {
4122         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4123         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4124         loff_t size, isize;
4125
4126         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4127                 return;
4128
4129         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4130                 return;
4131
4132         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4133         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4134                 >> bsbits;
4135
4136         if ((size == isize) &&
4137             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4138             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4139                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4140                 return;
4141         }
4142
4143         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4144                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4145                 return;
4146         }
4147
4148         /* don't use group allocation for large files */
4149         size = max(size, isize);
4150         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4151                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4152                 return;
4153         }
4154
4155         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4156         /*
4157          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4158          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4159          * request from multiple CPUs.
4160          */
4161         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4162
4163         /* we're going to use group allocation */
4164         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4165
4166         /* serialize all allocations in the group */
4167         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4168 }
4169
4170 static noinline_for_stack int
4171 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4172                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4173 {
4174         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4175         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4176         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4177         ext4_group_t group;
4178         unsigned int len;
4179         ext4_fsblk_t goal;
4180         ext4_grpblk_t block;
4181
4182         /* we can't allocate > group size */
4183         len = ar->len;
4184
4185         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4186         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4187                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4188
4189         /* start searching from the goal */
4190         goal = ar->goal;
4191         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4192                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4193                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4194         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4195
4196         /* set up allocation goals */
4197         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4198         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4199         ac->ac_sb = sb;
4200         ac->ac_inode = ar->inode;
4201         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4202         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4203         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4204         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4205         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4206         ac->ac_flags = ar->flags;
4207
4208         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4209          * locality group. this is a policy, actually */
4210         ext4_mb_group_or_file(ac);
4211
4212         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4213                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4214                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4215                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4216                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4217                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4218                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4219         return 0;
4220
4221 }
4222
4223 static noinline_for_stack void
4224 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4225                                         struct ext4_locality_group *lg,
4226                                         int order, int total_entries)
4227 {
4228         ext4_group_t group = 0;
4229         struct ext4_buddy e4b;
4230         struct list_head discard_list;
4231         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4232
4233         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4234
4235         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4236
4237         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4238         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4239                                                 pa_inode_list) {
4240                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4241                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4242                         /*
4243                          * This is the pa that we just used
4244                          * for block allocation. So don't
4245                          * free that
4246                          */
4247                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4248                         continue;
4249                 }
4250                 if (pa->pa_deleted) {
4251                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4252                         continue;
4253                 }
4254                 /* only lg prealloc space */
4255                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4256
4257                 /* seems this one can be freed ... */
4258                 pa->pa_deleted = 1;
4259                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4260
4261                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4262                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4263
4264                 total_entries--;
4265                 if (total_entries <= 5) {
4266                         /*
4267                          * we want to keep only 5 entries
4268                          * allowing it to grow to 8. This
4269                          * mak sure we don't call discard
4270                          * soon for this list.
4271                          */
4272                         break;
4273                 }
4274         }
4275         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4276
4277         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4278
4279                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4280                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4281                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4282                                         group);
4283                         continue;
4284                 }
4285                 ext4_lock_group(sb, group);
4286                 list_del(&pa->pa_group_list);
4287                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4288                 ext4_unlock_group(sb, group);
4289
4290                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4291                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4292                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4293         }
4294 }
4295
4296 /*
4297  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4298  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4299  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4300  *
4301  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4302  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4303  */
4304
4305 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4306 {
4307         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4308         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4309         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4310         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4311
4312         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4313         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4314                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4315                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4316         /* Add the prealloc space to lg */
4317         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4318         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4319                                                 pa_inode_list) {
4320                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4321                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4322                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4323                         continue;
4324                 }
4325                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4326                         /* Add to the tail of the previous entry */
4327                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4328                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4329                         added = 1;
4330                         /*
4331                          * we want to count the total
4332                          * number of entries in the list
4333                          */
4334                 }
4335                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4336                 lg_prealloc_count++;
4337         }
4338         if (!added)
4339                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4340                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4341         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4342
4343         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4344         if (lg_prealloc_count > 8) {
4345                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4346                                                   order, lg_prealloc_count);
4347                 return;
4348         }
4349         return ;
4350 }
4351
4352 /*
4353  * release all resource we used in allocation
4354  */
4355 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4356 {
4357         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4358         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4359         if (pa) {
4360                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4361                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4362                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4363                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4364                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4365                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4366                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4367                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4368                 }
4369         }
4370         if (pa) {
4371                 /*
4372                  * We want to add the pa to the right bucket.
4373                  * Remove it from the list and while adding
4374                  * make sure the list to which we are adding
4375                  * doesn't grow big.
4376                  */
4377                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4378                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4379                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4380                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4381                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4382                 }
4383                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4384         }
4385         if (ac->ac_bitmap_page)
4386                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4387         if (ac->ac_buddy_page)
4388                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4389         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4390                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4391         ext4_mb_collect_stats(ac);
4392         return 0;
4393 }
4394
4395 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4396 {
4397         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4398         int ret;
4399         int freed = 0;
4400
4401         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4402         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4403                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4404                 freed += ret;
4405                 needed -= ret;
4406         }
4407
4408         return freed;
4409 }
4410
4411 /*
4412  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4413  * it tries to use preallocation first, then falls back
4414  * to usual allocation
4415  */
4416 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4417                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4418 {
4419         int freed;
4420         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4421         struct ext4_sb_info *sbi;
4422         struct super_block *sb;
4423         ext4_fsblk_t block = 0;
4424         unsigned int inquota = 0;
4425         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4426
4427         might_sleep();
4428         sb = ar->inode->i_sb;
4429         sbi = EXT4_SB(sb);
4430
4431         trace_ext4_request_blocks(ar);
4432
4433         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4434         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4435                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4436
4437         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4438                 /* Without delayed allocation we need to verify
4439                  * there is enough free blocks to do block allocation
4440                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4441                  */
4442                 while (ar->len &&
4443                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4444
4445                         /* let others to free the space */
4446                         cond_resched();
4447                         ar->len = ar->len >> 1;
4448                 }
4449                 if (!ar->len) {
4450                         *errp = -ENOSPC;
4451                         return 0;
4452                 }
4453                 reserv_clstrs = ar->len;
4454                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4455                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4456                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4457                 } else {
4458                         while (ar->len &&
4459                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4460                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4461
4462                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4463                                 ar->len--;
4464                         }
4465                 }
4466                 inquota = ar->len;
4467                 if (ar->len == 0) {
4468                         *errp = -EDQUOT;
4469                         goto out;
4470                 }
4471         }
4472
4473         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4474         if (!ac) {
4475                 ar->len = 0;
4476                 *errp = -ENOMEM;
4477                 goto out;
4478         }
4479
4480         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4481         if (*errp) {
4482                 ar->len = 0;
4483                 goto out;
4484         }
4485
4486         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4487         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4488                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4489                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4490 repeat:
4491                 /* allocate space in core */
4492                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4493                 if (*errp)
4494                         goto discard_and_exit;
4495
4496                 /* as we've just preallocated more space than
4497                  * user requested originally, we store allocated
4498                  * space in a special descriptor */
4499                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4500                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4501                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4502                 if (*errp) {
4503                 discard_and_exit:
4504                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4505                         goto errout;
4506                 }
4507         }
4508         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4509                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4510                 if (*errp) {
4511                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4512                         goto errout;
4513                 } else {
4514                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4515                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4516                 }
4517         } else {
4518                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4519                 if (freed)
4520                         goto repeat;
4521                 *errp = -ENOSPC;
4522         }
4523
4524 errout:
4525         if (*errp) {
4526                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4527                 ar->len = 0;
4528                 ext4_mb_show_ac(ac);
4529         }
4530         ext4_mb_release_context(ac);
4531 out:
4532         if (ac)
4533                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4534         if (inquota && ar->len < inquota)
4535                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4536         if (!ar->len) {
4537                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4538                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4539                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4540                                                 reserv_clstrs);
4541         }
4542
4543         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4544
4545         return block;
4546 }
4547
4548 /*
4549  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4550  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4551  * AND the blocks are associated with the same group.
4552  */
4553 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4554                         struct ext4_free_data *entry2)
4555 {
4556         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4557             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4558             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4559                 return 1;
4560         return 0;
4561 }
4562
4563 static noinline_for_stack int
4564 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4565                       struct ext4_free_data *new_entry)
4566 {
4567         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4568         ext4_grpblk_t cluster;
4569         struct ext4_free_data *entry;
4570         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4571         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4572         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4573         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4574         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4575
4576         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4577         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4578         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4579
4580         new_node = &new_entry->efd_node;
4581         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4582
4583         if (!*n) {
4584                 /* first free block exent. We need to
4585                    protect buddy cache from being freed,
4586                  * otherwise we'll refresh it from
4587                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4588                  * blocks */
4589                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4590                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4591         }
4592         while (*n) {
4593                 parent = *n;
4594                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4595                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4596                         n = &(*n)->rb_left;
4597                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4598                         n = &(*n)->rb_right;
4599                 else {
4600                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4601                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4602                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4603                                 "Block already on to-be-freed list");
4604                         return 0;
4605                 }
4606         }
4607
4608         rb_link_node(new_node, parent, n);
4609         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4610
4611         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4612         node = rb_prev(new_node);
4613         if (node) {
4614                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4615                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4616                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4617                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4618                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4619                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4620                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4621                 }
4622         }
4623
4624         node = rb_next(new_node);
4625         if (node) {
4626                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4627                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4628                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4629                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4630                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4631                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4632                 }
4633         }
4634         /* Add the extent to transaction's private list */
4635         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4636                                   &new_entry->efd_jce);
4637         return 0;
4638 }
4639
4640 /**
4641  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4642  * @handle:             handle for this transaction
4643  * @inode:              inode
4644  * @block:              start physical block to free
4645  * @count:              number of blocks to count
4646  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4647  */
4648 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4649                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4650                       unsigned long count, int flags)
4651 {
4652         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4653         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4654         struct ext4_group_desc *gdp;
4655         unsigned int overflow;
4656         ext4_grpblk_t bit;
4657         struct buffer_head *gd_bh;
4658         ext4_group_t block_group;
4659         struct ext4_sb_info *sbi;
4660         struct ext4_buddy e4b;
4661         unsigned int count_clusters;
4662         int err = 0;
4663         int ret;
4664
4665         might_sleep();
4666         if (bh) {
4667                 if (block)
4668                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4669                 else
4670                         block = bh->b_blocknr;
4671         }
4672
4673         sbi = EXT4_SB(sb);
4674         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4675             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4676                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4677                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4678                 goto error_return;
4679         }
4680
4681         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4682         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4683
4684         if (bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4685                 BUG_ON(count > 1);
4686
4687                 ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4688                             inode, bh, block);
4689         }
4690
4691         /*
4692          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4693          * after the transaction is committed, which we can do by
4694          * treating the block as metadata, below.  We make an
4695          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4696          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4697          */
4698         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4699                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4700
4701         /*
4702          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4703          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4704          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4705          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4706          * requested to avoid doing so.
4707          */
4708         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4709         if (overflow) {
4710                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4711                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4712                         block += overflow;
4713                         if (count > overflow)
4714                                 count -= overflow;
4715                         else
4716                                 return;
4717                 } else {
4718                         block -= overflow;
4719                         count += overflow;
4720                 }
4721         }
4722         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4723         if (overflow) {
4724                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4725                         if (count > overflow)
4726                                 count -= overflow;
4727                         else
4728                                 return;
4729                 } else
4730                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4731         }
4732
4733         if (!bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4734                 int i;
4735
4736                 for (i = 0; i < count; i++) {
4737                         cond_resched();
4738                         bh = sb_find_get_block(inode->i_sb, block + i);
4739                         if (!bh)
4740                                 continue;
4741                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4742                                     inode, bh, block + i);
4743                 }
4744         }
4745
4746 do_more:
4747         overflow = 0;
4748         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4749
4750         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4751                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4752                 return;
4753
4754         /*
4755          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4756          * boundary.
4757          */
4758         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4759                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4760                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4761                 count -= overflow;
4762         }
4763         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4764         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4765         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4766                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4767                 bitmap_bh = NULL;
4768                 goto error_return;
4769         }
4770         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4771         if (!gdp) {
4772                 err = -EIO;
4773                 goto error_return;
4774         }
4775
4776         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4777             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4778             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4779                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4780             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4781                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4782
4783                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4784                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4785                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4786                 goto error_return;
4787         }
4788
4789         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4790         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4791         if (err)
4792                 goto error_return;
4793
4794         /*
4795          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4796          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4797          * using it
4798          */
4799         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4800         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4801         if (err)
4802                 goto error_return;
4803 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4804         {
4805                 int i;
4806                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4807                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4808         }
4809 #endif
4810         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4811
4812         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4813         if (err)
4814                 goto error_return;
4815
4816         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4817                 struct ext4_free_data *new_entry;
4818                 /*
4819                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4820                  * be used until this transaction is committed
4821                  *
4822                  * We use __GFP_NOFAIL because ext4_free_blocks() is not allowed
4823                  * to fail.
4824                  */
4825                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep,
4826                                 GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4827                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4828                 new_entry->efd_group = block_group;
4829                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4830                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4831
4832                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4833                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4834                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4835         } else {
4836                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4837                  * with group lock held. generate_buddy look at
4838                  * them with group lock_held
4839                  */
4840                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4841                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count,
4842                                                  0);
4843                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4844                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4845                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4846                                          " with %d", block_group, bit, count,
4847                                          err);
4848                 } else
4849                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4850
4851                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4852                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4853                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4854         }
4855
4856         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4857         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4858         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4859         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4860         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4861
4862         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4863                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4864                 atomic64_add(count_clusters,
4865                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4866         }
4867
4868         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4869                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4870         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4871
4872         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4873
4874         /* We dirtied the bitmap block */
4875         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4876         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4877
4878         /* And the group descriptor block */
4879         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4880         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4881         if (!err)
4882                 err = ret;
4883
4884         if (overflow && !err) {
4885                 block += count;
4886                 count = overflow;
4887                 put_bh(bitmap_bh);
4888                 goto do_more;
4889         }
4890 error_return:
4891         brelse(bitmap_bh);
4892         ext4_std_error(sb, err);
4893         return;
4894 }
4895
4896 /**
4897  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4898  * @handle:                     handle to this transaction
4899  * @sb:                         super block
4900  * @block:                      start physical block to add to the block group
4901  * @count:                      number of blocks to free
4902  *
4903  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4904  */
4905 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4906                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4907 {
4908         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4909         struct buffer_head *gd_bh;
4910         ext4_group_t block_group;
4911         ext4_grpblk_t bit;
4912         unsigned int i;
4913         struct ext4_group_desc *desc;
4914         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4915         struct ext4_buddy e4b;
4916         int err = 0, ret, blk_free_count;
4917         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4918
4919         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4920
4921         if (count == 0)
4922                 return 0;
4923
4924         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4925         /*
4926          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4927          * boundary.
4928          */
4929         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4930                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4931                              block_group);
4932                 err = -EINVAL;
4933                 goto error_return;
4934         }
4935
4936         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4937         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4938                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4939                 bitmap_bh = NULL;
4940                 goto error_return;
4941         }
4942
4943         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4944         if (!desc) {
4945                 err = -EIO;
4946                 goto error_return;
4947         }
4948
4949         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4950             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4951             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4952             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4953                      sbi->s_itb_per_group)) {
4954                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4955                            "Block = %llu, count = %lu",
4956                            block, count);
4957                 err = -EINVAL;
4958                 goto error_return;
4959         }
4960
4961         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4962         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4963         if (err)
4964                 goto error_return;
4965
4966         /*
4967          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4968          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4969          * using it
4970          */
4971         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4972         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4973         if (err)
4974                 goto error_return;
4975
4976         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4977                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4978                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4979                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4980                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4981                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4982                 } else {
4983                         blocks_freed++;
4984                 }
4985         }
4986
4987         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4988         if (err)
4989                 goto error_return;
4990
4991         /*
4992          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4993          * with group lock held. generate_buddy look at
4994          * them with group lock_held
4995          */
4996         ext4_lock_group(sb, block_group);
4997         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4998         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4999         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
5000         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
5001         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
5002         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
5003         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5004         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
5005                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
5006
5007         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5008                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
5009                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
5010                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
5011         }
5012
5013         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5014
5015         /* We dirtied the bitmap block */
5016         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5017         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5018
5019         /* And the group descriptor block */
5020         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5021         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5022         if (!err)
5023                 err = ret;
5024
5025 error_return:
5026         brelse(bitmap_bh);
5027         ext4_std_error(sb, err);
5028         return err;
5029 }
5030
5031 /**
5032  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5033  * @sb:         super block for the file system
5034  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5035  * @count:      number of blocks to TRIM
5036  * @group:      alloc. group we are working with
5037  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5038  * @blkdev_flags: flags for the block device
5039  *
5040  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5041  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5042  * be called with under the group lock.
5043  */
5044 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5045                             ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b,
5046                             unsigned long blkdev_flags)
5047 __releases(bitlock)
5048 __acquires(bitlock)
5049 {
5050         struct ext4_free_extent ex;
5051         int ret = 0;
5052
5053         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5054
5055         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5056
5057         ex.fe_start = start;
5058         ex.fe_group = group;
5059         ex.fe_len = count;
5060
5061         /*
5062          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5063          * being trimmed.
5064          */
5065         mb_mark_used(e4b, &ex);
5066         ext4_unlock_group(sb, group);
5067         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count, blkdev_flags);
5068         ext4_lock_group(sb, group);
5069         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5070         return ret;
5071 }
5072
5073 /**
5074  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5075  * @sb:                 super block for file system
5076  * @group:              group to be trimmed
5077  * @start:              first group block to examine
5078  * @max:                last group block to examine
5079  * @minblocks:          minimum extent block count
5080  * @blkdev_flags:       flags for the block device
5081  *
5082  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5083  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5084  * the extent.
5085  *
5086  *
5087  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5088  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5089  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5090  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5091  */
5092 static ext4_grpblk_t
5093 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5094                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5095                    ext4_grpblk_t minblocks, unsigned long blkdev_flags)
5096 {
5097         void *bitmap;
5098         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5099         struct ext4_buddy e4b;
5100         int ret = 0;
5101
5102         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5103
5104         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5105         if (ret) {
5106                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5107                                 "information for %u", group);
5108                 return ret;
5109         }
5110         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5111
5112         ext4_lock_group(sb, group);
5113         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5114             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5115                 goto out;
5116
5117         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5118                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5119
5120         while (start <= max) {
5121                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5122                 if (start > max)
5123                         break;
5124                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5125
5126                 if ((next - start) >= minblocks) {
5127                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5128                                                next - start, group, &e4b,
5129                                                blkdev_flags);
5130                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5131                                 break;
5132                         ret = 0;
5133                         count += next - start;
5134                 }
5135                 free_count += next - start;
5136                 start = next + 1;
5137
5138                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5139                         count = -ERESTARTSYS;
5140                         break;
5141                 }
5142
5143                 if (need_resched()) {
5144                         ext4_unlock_group(sb, group);
5145                         cond_resched();
5146                         ext4_lock_group(sb, group);
5147                 }
5148
5149                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5150                         break;
5151         }
5152
5153         if (!ret) {
5154                 ret = count;
5155                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5156         }
5157 out:
5158         ext4_unlock_group(sb, group);
5159         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5160
5161         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5162                 count, group);
5163
5164         return ret;
5165 }
5166
5167 /**
5168  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5169  * @sb:                 superblock for filesystem
5170  * @range:              fstrim_range structure
5171  * @blkdev_flags:       flags for the block device
5172  *
5173  * start:       First Byte to trim
5174  * len:         number of Bytes to trim from start
5175  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5176  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5177  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5178  * is invoked to trim all free space.
5179  */
5180 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range,
5181                         unsigned long blkdev_flags)
5182 {
5183         struct ext4_group_info *grp;
5184         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5185         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5186         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5187         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5188                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5189         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5190         int ret = 0;
5191
5192         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5193         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5194         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5195                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5196
5197         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5198             start >= max_blks ||
5199             range->len < sb->s_blocksize)
5200                 return -EINVAL;
5201         if (end >= max_blks)
5202                 end = max_blks - 1;
5203         if (end <= first_data_blk)
5204                 goto out;
5205         if (start < first_data_blk)
5206                 start = first_data_blk;
5207
5208         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5209         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5210                                      &first_group, &first_cluster);
5211         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5212                                      &last_group, &last_cluster);
5213
5214         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5215         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5216
5217         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5218                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5219                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5220                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5221                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5222                         if (ret)
5223                                 break;
5224                 }
5225
5226                 /*
5227                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5228                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5229                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5230                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5231                  */
5232                 if (group == last_group)
5233                         end = last_cluster;
5234
5235                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5236                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5237                                                 end, minlen, blkdev_flags);
5238                         if (cnt < 0) {
5239                                 ret = cnt;
5240                                 break;
5241                         }
5242                         trimmed += cnt;
5243                 }
5244
5245                 /*
5246                  * For every group except the first one, we are sure
5247                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5248                  */
5249                 first_cluster = 0;
5250         }
5251
5252         if (!ret)
5253                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5254
5255 out:
5256         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5257         return ret;
5258 }