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 int 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, gfp_t gfp)
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);
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, gfp_t gfp)
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);
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);
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, gfp_t gfp)
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, gfp);
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, gfp);
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, gfp);
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_gfp(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1113                        struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
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, gfp);
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);
1172                 if (page) {
1173                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1174                         if (!PageUptodate(page)) {
1175                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
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);
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                                                          gfp);
1213                                 if (ret) {
1214                                         unlock_page(page);
1215                                         goto err;
1216                                 }
1217                         }
1218                         unlock_page(page);
1219                 }
1220         }
1221         if (page == NULL) {
1222                 ret = -ENOMEM;
1223                 goto err;
1224         }
1225         if (!PageUptodate(page)) {
1226                 ret = -EIO;
1227                 goto err;
1228         }
1229
1230         /* Pages marked accessed already */
1231         e4b->bd_buddy_page = page;
1232         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1233
1234         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1235         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1236
1237         return 0;
1238
1239 err:
1240         if (page)
1241                 page_cache_release(page);
1242         if (e4b->bd_bitmap_page)
1243                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1244         if (e4b->bd_buddy_page)
1245                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1246         e4b->bd_buddy = NULL;
1247         e4b->bd_bitmap = NULL;
1248         return ret;
1249 }
1250
1251 static int ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1252                               struct ext4_buddy *e4b)
1253 {
1254         return ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, e4b, GFP_NOFS);
1255 }
1256
1257 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1258 {
1259         if (e4b->bd_bitmap_page)
1260                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1261         if (e4b->bd_buddy_page)
1262                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1263 }
1264
1265
1266 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1267 {
1268         int order = 1;
1269         int bb_incr = 1 << (e4b->bd_blkbits - 1);
1270         void *bb;
1271
1272         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1273         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1274
1275         bb = e4b->bd_buddy;
1276         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1277                 block = block >> 1;
1278                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1279                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1280                         return order;
1281                 }
1282                 bb += bb_incr;
1283                 bb_incr >>= 1;
1284                 order++;
1285         }
1286         return 0;
1287 }
1288
1289 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1290 {
1291         __u32 *addr;
1292
1293         len = cur + len;
1294         while (cur < len) {
1295                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1296                         /* fast path: clear whole word at once */
1297                         addr = bm + (cur >> 3);
1298                         *addr = 0;
1299                         cur += 32;
1300                         continue;
1301                 }
1302                 mb_clear_bit(cur, bm);
1303                 cur++;
1304         }
1305 }
1306
1307 /* clear bits in given range
1308  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1309  */
1310 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1311 {
1312         __u32 *addr;
1313         int zero_bit = -1;
1314
1315         len = cur + len;
1316         while (cur < len) {
1317                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1318                         /* fast path: clear whole word at once */
1319                         addr = bm + (cur >> 3);
1320                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1321                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1322                         *addr = 0;
1323                         cur += 32;
1324                         continue;
1325                 }
1326                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1327                         zero_bit = cur;
1328                 cur++;
1329         }
1330
1331         return zero_bit;
1332 }
1333
1334 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1335 {
1336         __u32 *addr;
1337
1338         len = cur + len;
1339         while (cur < len) {
1340                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1341                         /* fast path: set whole word at once */
1342                         addr = bm + (cur >> 3);
1343                         *addr = 0xffffffff;
1344                         cur += 32;
1345                         continue;
1346                 }
1347                 mb_set_bit(cur, bm);
1348                 cur++;
1349         }
1350 }
1351
1352 /*
1353  * _________________________________________________________________ */
1354
1355 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1356 {
1357         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1358                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1359                 (*bit) -= side;
1360                 return 1;
1361         }
1362         else {
1363                 (*bit) += side;
1364                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1365                 return -1;
1366         }
1367 }
1368
1369 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1370 {
1371         int max;
1372         int order = 1;
1373         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1374
1375         while (buddy) {
1376                 void *buddy2;
1377
1378                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1379                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1380                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1381                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1382                  * align with upper layer and then go up.
1383                  * Releasing entire group is all about clearing
1384                  * single bit of highest order buddy.
1385                  */
1386
1387                 /* Example:
1388                  * ---------------------------------
1389                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1390                  * ---------------------------------
1391                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1392                  * ---------------------------------
1393                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1394                  *      \_____________________/
1395                  *
1396                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1397                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1398                  * decrease bb_counters and extend range to
1399                  * [0; 6]
1400                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1401                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1402                  * [0; 5].
1403                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1404                  */
1405
1406
1407                 if (first & 1)
1408                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1409                 if (!(last & 1))
1410                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1411                 if (first > last)
1412                         break;
1413                 order++;
1414
1415                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1416                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1417                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1418                         break;
1419                 }
1420                 first >>= 1;
1421                 last >>= 1;
1422                 buddy = buddy2;
1423         }
1424 }
1425
1426 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1427                            int first, int count)
1428 {
1429         int left_is_free = 0;
1430         int right_is_free = 0;
1431         int block;
1432         int last = first + count - 1;
1433         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1434
1435         if (WARN_ON(count == 0))
1436                 return;
1437         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1438         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1439         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1440         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1441                 return;
1442
1443         mb_check_buddy(e4b);
1444         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1445
1446         e4b->bd_info->bb_free += count;
1447         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1448                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1449
1450         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1451          * clear range and then check right neighbour
1452          */
1453         if (first != 0)
1454                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1455         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1456         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1457                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1458
1459         if (unlikely(block != -1)) {
1460                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1461                 ext4_fsblk_t blocknr;
1462
1463                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1464                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1465                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1466                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1467                                       blocknr,
1468                                       "freeing already freed block "
1469                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1470                                       block);
1471                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))
1472                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
1473                                            e4b->bd_info->bb_free);
1474                 /* Mark the block group as corrupt. */
1475                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1476                         &e4b->bd_info->bb_state);
1477                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1478                 goto done;
1479         }
1480
1481         /* let's maintain fragments counter */
1482         if (left_is_free && right_is_free)
1483                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1484         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1485                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1486
1487         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1488          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1489          * zero order checks.
1490          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1491          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1492          */
1493         if (first & 1) {
1494                 first += !left_is_free;
1495                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1496         }
1497         if (!(last & 1)) {
1498                 last -= !right_is_free;
1499                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1500         }
1501
1502         if (first <= last)
1503                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1504
1505 done:
1506         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1507         mb_check_buddy(e4b);
1508 }
1509
1510 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1511                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1512 {
1513         int next = block;
1514         int max, order;
1515         void *buddy;
1516
1517         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1518         BUG_ON(ex == NULL);
1519
1520         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1521         BUG_ON(buddy == NULL);
1522         BUG_ON(block >= max);
1523         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1524                 ex->fe_len = 0;
1525                 ex->fe_start = 0;
1526                 ex->fe_group = 0;
1527                 return 0;
1528         }
1529
1530         /* find actual order */
1531         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1532         block = block >> order;
1533
1534         ex->fe_len = 1 << order;
1535         ex->fe_start = block << order;
1536         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1537
1538         /* calc difference from given start */
1539         next = next - ex->fe_start;
1540         ex->fe_len -= next;
1541         ex->fe_start += next;
1542
1543         while (needed > ex->fe_len &&
1544                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1545
1546                 if (block + 1 >= max)
1547                         break;
1548
1549                 next = (block + 1) * (1 << order);
1550                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1551                         break;
1552
1553                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1554
1555                 block = next >> order;
1556                 ex->fe_len += 1 << order;
1557         }
1558
1559         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1560         return ex->fe_len;
1561 }
1562
1563 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1564 {
1565         int ord;
1566         int mlen = 0;
1567         int max = 0;
1568         int cur;
1569         int start = ex->fe_start;
1570         int len = ex->fe_len;
1571         unsigned ret = 0;
1572         int len0 = len;
1573         void *buddy;
1574
1575         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1576         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1577         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1578         mb_check_buddy(e4b);
1579         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1580
1581         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1582         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1583                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1584
1585         /* let's maintain fragments counter */
1586         if (start != 0)
1587                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1588         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1589                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1590         if (mlen && max)
1591                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1592         else if (!mlen && !max)
1593                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1594
1595         /* let's maintain buddy itself */
1596         while (len) {
1597                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1598
1599                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1600                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1601                         mlen = 1 << ord;
1602                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1603                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1604                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1605                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1606                         start += mlen;
1607                         len -= mlen;
1608                         BUG_ON(len < 0);
1609                         continue;
1610                 }
1611
1612                 /* store for history */
1613                 if (ret == 0)
1614                         ret = len | (ord << 16);
1615
1616                 /* we have to split large buddy */
1617                 BUG_ON(ord <= 0);
1618                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1619                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1620                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1621
1622                 ord--;
1623                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1624                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1625                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1626                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1627                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1628                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1629         }
1630         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1631
1632         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1633         mb_check_buddy(e4b);
1634
1635         return ret;
1636 }
1637
1638 /*
1639  * Must be called under group lock!
1640  */
1641 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1642                                         struct ext4_buddy *e4b)
1643 {
1644         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1645         int ret;
1646
1647         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1648         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1649
1650         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1651         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1652         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1653
1654         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1655          * allocated blocks for history */
1656         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1657
1658         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1659         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1660         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1661
1662         /*
1663          * take the page reference. We want the page to be pinned
1664          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1665          * group until we update the bitmap. That would mean we
1666          * double allocate blocks. The reference is dropped
1667          * in ext4_mb_release_context
1668          */
1669         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1670         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1671         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1672         get_page(ac->ac_buddy_page);
1673         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1674         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1675                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1676                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1677                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1678                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1679         }
1680 }
1681
1682 /*
1683  * regular allocator, for general purposes allocation
1684  */
1685
1686 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1687                                         struct ext4_buddy *e4b,
1688                                         int finish_group)
1689 {
1690         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1691         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1692         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1693         struct ext4_free_extent ex;
1694         int max;
1695
1696         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1697                 return;
1698         /*
1699          * We don't want to scan for a whole year
1700          */
1701         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1702                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1703                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1704                 return;
1705         }
1706
1707         /*
1708          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1709          */
1710         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1711                 return;
1712
1713         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1714                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1715                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1716                  * when it was found (within this lock-unlock
1717                  * period or not) */
1718                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1719                 if (max >= gex->fe_len) {
1720                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1721                         return;
1722                 }
1723         }
1724 }
1725
1726 /*
1727  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1728  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1729  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1730  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1731  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1732  * mballoc can't find good enough extent.
1733  *
1734  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1735  */
1736 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1737                                         struct ext4_free_extent *ex,
1738                                         struct ext4_buddy *e4b)
1739 {
1740         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1741         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1742
1743         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1744         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1745         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1746         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1747
1748         ac->ac_found++;
1749
1750         /*
1751          * The special case - take what you catch first
1752          */
1753         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1754                 *bex = *ex;
1755                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1756                 return;
1757         }
1758
1759         /*
1760          * Let's check whether the chuck is good enough
1761          */
1762         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1763                 *bex = *ex;
1764                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1765                 return;
1766         }
1767
1768         /*
1769          * If this is first found extent, just store it in the context
1770          */
1771         if (bex->fe_len == 0) {
1772                 *bex = *ex;
1773                 return;
1774         }
1775
1776         /*
1777          * If new found extent is better, store it in the context
1778          */
1779         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1780                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1781                  * larger than previous best one is better */
1782                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1783                         *bex = *ex;
1784         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1785                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1786                  * an extent that still satisfy the request, but is
1787                  * smaller than previous one */
1788                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1789                         *bex = *ex;
1790         }
1791
1792         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1793 }
1794
1795 static noinline_for_stack
1796 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1797                                         struct ext4_buddy *e4b)
1798 {
1799         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1800         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1801         int max;
1802         int err;
1803
1804         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1805         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1806         if (err)
1807                 return err;
1808
1809         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1810         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1811
1812         if (max > 0) {
1813                 ac->ac_b_ex = ex;
1814                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1815         }
1816
1817         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1818         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1819
1820         return 0;
1821 }
1822
1823 static noinline_for_stack
1824 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1825                                 struct ext4_buddy *e4b)
1826 {
1827         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1828         int max;
1829         int err;
1830         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1831         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1832         struct ext4_free_extent ex;
1833
1834         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1835                 return 0;
1836         if (grp->bb_free == 0)
1837                 return 0;
1838
1839         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1840         if (err)
1841                 return err;
1842
1843         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1844                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1845                 return 0;
1846         }
1847
1848         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1849         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1850                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1851         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1852
1853         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1854                 ext4_fsblk_t start;
1855
1856                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1857                         ex.fe_start;
1858                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1859                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1860                         ac->ac_found++;
1861                         ac->ac_b_ex = ex;
1862                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1863                 }
1864         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1865                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1866                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1867                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1868                 ac->ac_found++;
1869                 ac->ac_b_ex = ex;
1870                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1871         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1872                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1873                  * number of blocks to an existing extent */
1874                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1875                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1876                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1877                 ac->ac_found++;
1878                 ac->ac_b_ex = ex;
1879                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1880         }
1881         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1882         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1883
1884         return 0;
1885 }
1886
1887 /*
1888  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1889  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1890  */
1891 static noinline_for_stack
1892 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1893                                         struct ext4_buddy *e4b)
1894 {
1895         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1896         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1897         void *buddy;
1898         int i;
1899         int k;
1900         int max;
1901
1902         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1903         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1904                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1905                         continue;
1906
1907                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1908                 BUG_ON(buddy == NULL);
1909
1910                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1911                 BUG_ON(k >= max);
1912
1913                 ac->ac_found++;
1914
1915                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1916                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1917                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1918
1919                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1920
1921                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1922
1923                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1924                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1925
1926                 break;
1927         }
1928 }
1929
1930 /*
1931  * The routine scans the group and measures all found extents.
1932  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1933  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1934  */
1935 static noinline_for_stack
1936 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1937                                         struct ext4_buddy *e4b)
1938 {
1939         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1940         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1941         struct ext4_free_extent ex;
1942         int i;
1943         int free;
1944
1945         free = e4b->bd_info->bb_free;
1946         BUG_ON(free <= 0);
1947
1948         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1949
1950         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1951                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1952                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1953                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1954                         /*
1955                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1956                          * free blocks even though group info says we
1957                          * we have free blocks
1958                          */
1959                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1960                                         "%d free clusters as per "
1961                                         "group info. But bitmap says 0",
1962                                         free);
1963                         break;
1964                 }
1965
1966                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1967                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1968                 if (free < ex.fe_len) {
1969                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1970                                         "%d free clusters as per "
1971                                         "group info. But got %d blocks",
1972                                         free, ex.fe_len);
1973                         /*
1974                          * The number of free blocks differs. This mostly
1975                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1976                          * without claiming the space.
1977                          */
1978                         break;
1979                 }
1980                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1981                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1982
1983                 i += ex.fe_len;
1984                 free -= ex.fe_len;
1985         }
1986
1987         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1988 }
1989
1990 /*
1991  * This is a special case for storages like raid5
1992  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1993  */
1994 static noinline_for_stack
1995 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1996                                  struct ext4_buddy *e4b)
1997 {
1998         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1999         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2000         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
2001         struct ext4_free_extent ex;
2002         ext4_fsblk_t first_group_block;
2003         ext4_fsblk_t a;
2004         ext4_grpblk_t i;
2005         int max;
2006
2007         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
2008
2009         /* find first stripe-aligned block in group */
2010         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2011
2012         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2013         do_div(a, sbi->s_stripe);
2014         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2015
2016         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2017                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2018                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2019                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2020                                 ac->ac_found++;
2021                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2022                                 ac->ac_b_ex = ex;
2023                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2024                                 break;
2025                         }
2026                 }
2027                 i += sbi->s_stripe;
2028         }
2029 }
2030
2031 /*
2032  * This is now called BEFORE we load the buddy bitmap.
2033  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2034  * for the allocation or not. In addition it can also return negative
2035  * error code when something goes wrong.
2036  */
2037 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2038                                 ext4_group_t group, int cr)
2039 {
2040         unsigned free, fragments;
2041         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2042         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2043
2044         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2045
2046         free = grp->bb_free;
2047         if (free == 0)
2048                 return 0;
2049         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2050                 return 0;
2051
2052         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2053                 return 0;
2054
2055         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2056         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2057                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group, GFP_NOFS);
2058                 if (ret)
2059                         return ret;
2060         }
2061
2062         fragments = grp->bb_fragments;
2063         if (fragments == 0)
2064                 return 0;
2065
2066         switch (cr) {
2067         case 0:
2068                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2069
2070                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2071                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2072                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2073                     ((group % flex_size) == 0))
2074                         return 0;
2075
2076                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2077                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2078                         return 1;
2079
2080                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2081                         return 0;
2082
2083                 return 1;
2084         case 1:
2085                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2086                         return 1;
2087                 break;
2088         case 2:
2089                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2090                         return 1;
2091                 break;
2092         case 3:
2093                 return 1;
2094         default:
2095                 BUG();
2096         }
2097
2098         return 0;
2099 }
2100
2101 static noinline_for_stack int
2102 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2103 {
2104         ext4_group_t ngroups, group, i;
2105         int cr;
2106         int err = 0, first_err = 0;
2107         struct ext4_sb_info *sbi;
2108         struct super_block *sb;
2109         struct ext4_buddy e4b;
2110
2111         sb = ac->ac_sb;
2112         sbi = EXT4_SB(sb);
2113         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2114         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2115         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2116                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2117
2118         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2119
2120         /* first, try the goal */
2121         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2122         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2123                 goto out;
2124
2125         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2126                 goto out;
2127
2128         /*
2129          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2130          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2131          * try exact allocation using buddy.
2132          */
2133         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2134         ac->ac_2order = 0;
2135         /*
2136          * We search using buddy data only if the order of the request
2137          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2138          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2139          */
2140         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2141                 /*
2142                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2143                  */
2144                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2145                         ac->ac_2order = i - 1;
2146         }
2147
2148         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2149         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2150                 /* TBD: may be hot point */
2151                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2152                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2153                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2154                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2155         }
2156
2157         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2158         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2159         /*
2160          * cr == 0 try to get exact allocation,
2161          * cr == 3  try to get anything
2162          */
2163 repeat:
2164         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2165                 ac->ac_criteria = cr;
2166                 /*
2167                  * searching for the right group start
2168                  * from the goal value specified
2169                  */
2170                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2171
2172                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2173                         int ret = 0;
2174                         cond_resched();
2175                         /*
2176                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2177                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2178                          */
2179                         if (group >= ngroups)
2180                                 group = 0;
2181
2182                         /* This now checks without needing the buddy page */
2183                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2184                         if (ret <= 0) {
2185                                 if (!first_err)
2186                                         first_err = ret;
2187                                 continue;
2188                         }
2189
2190                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2191                         if (err)
2192                                 goto out;
2193
2194                         ext4_lock_group(sb, group);
2195
2196                         /*
2197                          * We need to check again after locking the
2198                          * block group
2199                          */
2200                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2201                         if (ret <= 0) {
2202                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2203                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2204                                 if (!first_err)
2205                                         first_err = ret;
2206                                 continue;
2207                         }
2208
2209                         ac->ac_groups_scanned++;
2210                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2211                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2212                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2213                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2214                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2215                         else
2216                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2217
2218                         ext4_unlock_group(sb, group);
2219                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2220
2221                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2222                                 break;
2223                 }
2224         }
2225
2226         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2227             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2228                 /*
2229                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2230                  * the best chunk we've found so far
2231                  */
2232
2233                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2234                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2235                         /*
2236                          * Someone more lucky has already allocated it.
2237                          * The only thing we can do is just take first
2238                          * found block(s)
2239                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2240                          */
2241                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2242                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2243                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2244                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2245                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2246                         cr = 3;
2247                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2248                         goto repeat;
2249                 }
2250         }
2251 out:
2252         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2253                 err = first_err;
2254         return err;
2255 }
2256
2257 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2258 {
2259         struct super_block *sb = seq->private;
2260         ext4_group_t group;
2261
2262         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2263                 return NULL;
2264         group = *pos + 1;
2265         return (void *) ((unsigned long) group);
2266 }
2267
2268 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2269 {
2270         struct super_block *sb = seq->private;
2271         ext4_group_t group;
2272
2273         ++*pos;
2274         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2275                 return NULL;
2276         group = *pos + 1;
2277         return (void *) ((unsigned long) group);
2278 }
2279
2280 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2281 {
2282         struct super_block *sb = seq->private;
2283         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2284         int i;
2285         int err, buddy_loaded = 0;
2286         struct ext4_buddy e4b;
2287         struct ext4_group_info *grinfo;
2288         struct sg {
2289                 struct ext4_group_info info;
2290                 ext4_grpblk_t counters[EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE + 2];
2291         } sg;
2292
2293         group--;
2294         if (group == 0)
2295                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2296                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2297                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]");
2298
2299         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2300                 sizeof(struct ext4_group_info);
2301         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2302         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2303         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2304                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2305                 if (err) {
2306                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2307                         return 0;
2308                 }
2309                 buddy_loaded = 1;
2310         }
2311
2312         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2313
2314         if (buddy_loaded)
2315                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2316
2317         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2318                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2319         for (i = 0; i <= 13; i++)
2320                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2321                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2322         seq_printf(seq, " ]\n");
2323
2324         return 0;
2325 }
2326
2327 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2328 {
2329 }
2330
2331 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2332         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2333         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2334         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2335         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2336 };
2337
2338 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2339 {
2340         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2341         int rc;
2342
2343         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2344         if (rc == 0) {
2345                 struct seq_file *m = file->private_data;
2346                 m->private = sb;
2347         }
2348         return rc;
2349
2350 }
2351
2352 const struct file_operations ext4_seq_mb_groups_fops = {
2353         .owner          = THIS_MODULE,
2354         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2355         .read           = seq_read,
2356         .llseek         = seq_lseek,
2357         .release        = seq_release,
2358 };
2359
2360 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2361 {
2362         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2363         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2364
2365         BUG_ON(!cachep);
2366         return cachep;
2367 }
2368
2369 /*
2370  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2371  * of groups
2372  */
2373 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2374 {
2375         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2376         unsigned size;
2377         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2378
2379         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2380                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2381         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2382                 return 0;
2383
2384         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2385         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2386         if (!new_groupinfo) {
2387                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2388                 return -ENOMEM;
2389         }
2390         if (sbi->s_group_info) {
2391                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2392                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2393                 kvfree(sbi->s_group_info);
2394         }
2395         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2396         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2397         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2398                    sbi->s_group_info_size);
2399         return 0;
2400 }
2401
2402 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2403 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2404                           struct ext4_group_desc *desc)
2405 {
2406         int i;
2407         int metalen = 0;
2408         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2409         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2410         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2411
2412         /*
2413          * First check if this group is the first of a reserved block.
2414          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2415          * to ext4_group_info structures
2416          */
2417         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2418                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2419                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2420                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2421                 if (meta_group_info == NULL) {
2422                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2423                                  "for a buddy group");
2424                         goto exit_meta_group_info;
2425                 }
2426                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2427                         meta_group_info;
2428         }
2429
2430         meta_group_info =
2431                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2432         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2433
2434         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2435         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2436                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2437                 goto exit_group_info;
2438         }
2439         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2440                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2441
2442         /*
2443          * initialize bb_free to be able to skip
2444          * empty groups without initialization
2445          */
2446         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2447                 meta_group_info[i]->bb_free =
2448                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2449         } else {
2450                 meta_group_info[i]->bb_free =
2451                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2452         }
2453
2454         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2455         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2456         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2457         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2458
2459 #ifdef DOUBLE_CHECK
2460         {
2461                 struct buffer_head *bh;
2462                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2463                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2464                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2465                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2466                 BUG_ON(IS_ERR_OR_NULL(bh));
2467                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2468                         sb->s_blocksize);
2469                 put_bh(bh);
2470         }
2471 #endif
2472
2473         return 0;
2474
2475 exit_group_info:
2476         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2477         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2478                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2479                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2480         }
2481 exit_meta_group_info:
2482         return -ENOMEM;
2483 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2484
2485 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2486 {
2487         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2488         ext4_group_t i;
2489         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2490         int err;
2491         struct ext4_group_desc *desc;
2492         struct kmem_cache *cachep;
2493
2494         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2495         if (err)
2496                 return err;
2497
2498         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2499         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2500                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2501                 goto err_freesgi;
2502         }
2503         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2504          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2505          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2506          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2507         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2508         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2509         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2510                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2511                 if (desc == NULL) {
2512                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2513                         goto err_freebuddy;
2514                 }
2515                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2516                         goto err_freebuddy;
2517         }
2518
2519         return 0;
2520
2521 err_freebuddy:
2522         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2523         while (i-- > 0)
2524                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2525         i = sbi->s_group_info_size;
2526         while (i-- > 0)
2527                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2528         iput(sbi->s_buddy_cache);
2529 err_freesgi:
2530         kvfree(sbi->s_group_info);
2531         return -ENOMEM;
2532 }
2533
2534 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2535 {
2536         int i;
2537
2538         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2539                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2540                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2541                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2542         }
2543 }
2544
2545 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2546 {
2547         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2548         int slab_size;
2549         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2550         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2551         struct kmem_cache *cachep;
2552
2553         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2554                 return -EINVAL;
2555
2556         if (unlikely(cache_index < 0))
2557                 cache_index = 0;
2558
2559         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2560         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2561                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2562                 return 0;       /* Already created */
2563         }
2564
2565         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2566                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2567
2568         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2569                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2570                                         NULL);
2571
2572         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2573
2574         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2575         if (!cachep) {
2576                 printk(KERN_EMERG
2577                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2578                 return -ENOMEM;
2579         }
2580
2581         return 0;
2582 }
2583
2584 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2585 {
2586         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2587         unsigned i, j;
2588         unsigned offset, offset_incr;
2589         unsigned max;
2590         int ret;
2591
2592         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2593
2594         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2595         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2596                 ret = -ENOMEM;
2597                 goto out;
2598         }
2599
2600         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2601         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2602         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2603                 ret = -ENOMEM;
2604                 goto out;
2605         }
2606
2607         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2608         if (ret < 0)
2609                 goto out;
2610
2611         /* order 0 is regular bitmap */
2612         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2613         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2614
2615         i = 1;
2616         offset = 0;
2617         offset_incr = 1 << (sb->s_blocksize_bits - 1);
2618         max = sb->s_blocksize << 2;
2619         do {
2620                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2621                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2622                 offset += offset_incr;
2623                 offset_incr = offset_incr >> 1;
2624                 max = max >> 1;
2625                 i++;
2626         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2627
2628         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2629         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2630
2631         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2632         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2633         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2634         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2635         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2636         /*
2637          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2638          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2639          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2640          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2641          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2642          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2643          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2644          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2645          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2646          * which seems reasonable as a default.
2647          */
2648         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2649                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2650         /*
2651          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2652          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2653          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2654          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2655          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2656          * the stripes.
2657          */
2658         if (sbi->s_stripe > 1) {
2659                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2660                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2661         }
2662
2663         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2664         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2665                 ret = -ENOMEM;
2666                 goto out;
2667         }
2668         for_each_possible_cpu(i) {
2669                 struct ext4_locality_group *lg;
2670                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2671                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2672                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2673                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2674                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2675         }
2676
2677         /* init file for buddy data */
2678         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2679         if (ret != 0)
2680                 goto out_free_locality_groups;
2681
2682         return 0;
2683
2684 out_free_locality_groups:
2685         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2686         sbi->s_locality_groups = NULL;
2687 out:
2688         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2689         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2690         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2691         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2692         return ret;
2693 }
2694
2695 /* need to called with the ext4 group lock held */
2696 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2697 {
2698         struct ext4_prealloc_space *pa;
2699         struct list_head *cur, *tmp;
2700         int count = 0;
2701
2702         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2703                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2704                 list_del(&pa->pa_group_list);
2705                 count++;
2706                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2707         }
2708         if (count)
2709                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2710
2711 }
2712
2713 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2714 {
2715         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2716         ext4_group_t i;
2717         int num_meta_group_infos;
2718         struct ext4_group_info *grinfo;
2719         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2720         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2721
2722         if (sbi->s_group_info) {
2723                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2724                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2725 #ifdef DOUBLE_CHECK
2726                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2727 #endif
2728                         ext4_lock_group(sb, i);
2729                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2730                         ext4_unlock_group(sb, i);
2731                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2732                 }
2733                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2734                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2735                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2736                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2737                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2738                 kvfree(sbi->s_group_info);
2739         }
2740         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2741         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2742         iput(sbi->s_buddy_cache);
2743         if (sbi->s_mb_stats) {
2744                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2745                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2746                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2747                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2748                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2749                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2750                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2751                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2752                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2753                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2754                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2755                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2756                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2757                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2758                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2759                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2760                                 sbi->s_mb_generation_time);
2761                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2762                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2763                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2764                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2765         }
2766
2767         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2768
2769         return 0;
2770 }
2771
2772 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2773                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count,
2774                 unsigned long flags)
2775 {
2776         ext4_fsblk_t discard_block;
2777
2778         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2779                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2780         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2781         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2782                         (unsigned long long) discard_block, count);
2783         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, flags);
2784 }
2785
2786 /*
2787  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2788  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2789  */
2790 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2791                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2792                                     int rc)
2793 {
2794         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2795         struct ext4_buddy e4b;
2796         struct ext4_group_info *db;
2797         int err, count = 0, count2 = 0;
2798
2799         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2800                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2801
2802         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2803                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2804                                          entry->efd_start_cluster,
2805                                          entry->efd_count, 0);
2806                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2807                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2808                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2809                                  " with %d", entry->efd_group,
2810                                  entry->efd_start_cluster,
2811                                  entry->efd_count, err);
2812         }
2813
2814         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2815         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2816         BUG_ON(err != 0);
2817
2818
2819         db = e4b.bd_info;
2820         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2821         count += entry->efd_count;
2822         count2++;
2823         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2824         /* Take it out of per group rb tree */
2825         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2826         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2827
2828         /*
2829          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2830          * ext4_trim_fs can trim it.
2831          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2832          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2833          */
2834         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2835                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2836
2837         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2838                 /* No more items in the per group rb tree
2839                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2840                  */
2841                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2842                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2843         }
2844         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2845         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2846         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2847
2848         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2849 }
2850
2851 int __init ext4_init_mballoc(void)
2852 {
2853         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2854                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2855         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2856                 return -ENOMEM;
2857
2858         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2859                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2860         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2861                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2862                 return -ENOMEM;
2863         }
2864
2865         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2866                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2867         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2868                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2869                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2870                 return -ENOMEM;
2871         }
2872         return 0;
2873 }
2874
2875 void ext4_exit_mballoc(void)
2876 {
2877         /*
2878          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2879          * before destroying the slab cache.
2880          */
2881         rcu_barrier();
2882         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2883         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2884         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2885         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2886 }
2887
2888
2889 /*
2890  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2891  * Returns 0 if success or error code
2892  */
2893 static noinline_for_stack int
2894 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2895                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2896 {
2897         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2898         struct ext4_group_desc *gdp;
2899         struct buffer_head *gdp_bh;
2900         struct ext4_sb_info *sbi;
2901         struct super_block *sb;
2902         ext4_fsblk_t block;
2903         int err, len;
2904
2905         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2906         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2907
2908         sb = ac->ac_sb;
2909         sbi = EXT4_SB(sb);
2910
2911         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2912         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
2913                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
2914                 bitmap_bh = NULL;
2915                 goto out_err;
2916         }
2917
2918         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2919         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2920         if (err)
2921                 goto out_err;
2922
2923         err = -EIO;
2924         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2925         if (!gdp)
2926                 goto out_err;
2927
2928         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2929                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2930
2931         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2932         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2933         if (err)
2934                 goto out_err;
2935
2936         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2937
2938         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2939         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2940                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2941                            "fs metadata", block, block+len);
2942                 /* File system mounted not to panic on error
2943                  * Fix the bitmap and return EFSCORRUPTED
2944                  * We leak some of the blocks here.
2945                  */
2946                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2947                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2948                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2949                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2950                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2951                 if (!err)
2952                         err = -EFSCORRUPTED;
2953                 goto out_err;
2954         }
2955
2956         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2957 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2958         {
2959                 int i;
2960                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2961                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2962                                                 bitmap_bh->b_data));
2963                 }
2964         }
2965 #endif
2966         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2967                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2968         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2969                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2970                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2971                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2972                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2973         }
2974         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2975         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2976         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2977         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2978
2979         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2980         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2981         /*
2982          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2983          */
2984         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2985                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2986                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2987                                    reserv_clstrs);
2988
2989         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2990                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2991                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2992                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2993                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2994         }
2995
2996         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2997         if (err)
2998                 goto out_err;
2999         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
3000
3001 out_err:
3002         brelse(bitmap_bh);
3003         return err;
3004 }
3005
3006 /*
3007  * here we normalize request for locality group
3008  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
3009  * s_strip if we set the same via mount option.
3010  * s_mb_group_prealloc can be configured via
3011  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
3012  *
3013  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3014  */
3015 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3016 {
3017         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3018         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3019
3020         BUG_ON(lg == NULL);
3021         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3022         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
3023                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
3024 }
3025
3026 /*
3027  * Normalization means making request better in terms of
3028  * size and alignment
3029  */
3030 static noinline_for_stack void
3031 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3032                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3033 {
3034         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3035         int bsbits, max;
3036         ext4_lblk_t end;
3037         loff_t size, start_off;
3038         loff_t orig_size __maybe_unused;
3039         ext4_lblk_t start;
3040         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3041         struct ext4_prealloc_space *pa;
3042
3043         /* do normalize only data requests, metadata requests
3044            do not need preallocation */
3045         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3046                 return;
3047
3048         /* sometime caller may want exact blocks */
3049         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3050                 return;
3051
3052         /* caller may indicate that preallocation isn't
3053          * required (it's a tail, for example) */
3054         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3055                 return;
3056
3057         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3058                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3059                 return ;
3060         }
3061
3062         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3063
3064         /* first, let's learn actual file size
3065          * given current request is allocated */
3066         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3067         size = size << bsbits;
3068         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3069                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3070         orig_size = size;
3071
3072         /* max size of free chunks */
3073         max = 2 << bsbits;
3074
3075 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3076                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3077
3078         /* first, try to predict filesize */
3079         /* XXX: should this table be tunable? */
3080         start_off = 0;
3081         if (size <= 16 * 1024) {
3082                 size = 16 * 1024;
3083         } else if (size <= 32 * 1024) {
3084                 size = 32 * 1024;
3085         } else if (size <= 64 * 1024) {
3086                 size = 64 * 1024;
3087         } else if (size <= 128 * 1024) {
3088                 size = 128 * 1024;
3089         } else if (size <= 256 * 1024) {
3090                 size = 256 * 1024;
3091         } else if (size <= 512 * 1024) {
3092                 size = 512 * 1024;
3093         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3094                 size = 1024 * 1024;
3095         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3096                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3097                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3098                 size = 2 * 1024 * 1024;
3099         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3100                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3101                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3102                 size = 4 * 1024 * 1024;
3103         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3104                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3105                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3106                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3107                 size = 8 * 1024 * 1024;
3108         } else {
3109                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3110                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3111                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3112         }
3113         size = size >> bsbits;
3114         start = start_off >> bsbits;
3115
3116         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3117         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3118                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3119                 start = ar->lleft + 1;
3120         }
3121         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3122                 size -= start + size - ar->lright;
3123
3124         end = start + size;
3125
3126         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3127         rcu_read_lock();
3128         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3129                 ext4_lblk_t pa_end;
3130
3131                 if (pa->pa_deleted)
3132                         continue;
3133                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3134                 if (pa->pa_deleted) {
3135                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3136                         continue;
3137                 }
3138
3139                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3140                                                   pa->pa_len);
3141
3142                 /* PA must not overlap original request */
3143                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3144                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3145
3146                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3147                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3148                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3149                         continue;
3150                 }
3151                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3152
3153                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3154                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3155                         BUG_ON(pa_end < start);
3156                         start = pa_end;
3157                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3158                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3159                         end = pa->pa_lstart;
3160                 }
3161                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3162         }
3163         rcu_read_unlock();
3164         size = end - start;
3165
3166         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3167         rcu_read_lock();
3168         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3169                 ext4_lblk_t pa_end;
3170
3171                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3172                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3173                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3174                                                           pa->pa_len);
3175                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3176                 }
3177                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3178         }
3179         rcu_read_unlock();
3180
3181         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3182                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3183                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3184                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3185                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3186                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3187                 BUG();
3188         }
3189         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3190
3191         /* now prepare goal request */
3192
3193         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3194          * placement or satisfy big request as is */
3195         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3196         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3197
3198         /* define goal start in order to merge */
3199         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3200                 /* merge to the right */
3201                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
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         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3207                 /* merge to the left */
3208                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3209                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3210                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3211                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3212         }
3213
3214         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3215                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3216 }
3217
3218 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3219 {
3220         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3221
3222         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3223                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3224                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3225                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3226                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3227                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3228                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3229                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3230                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3231                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3232                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3233         }
3234
3235         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3236                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3237         else
3238                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3239 }
3240
3241 /*
3242  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3243  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3244  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3245  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3246  */
3247 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3248 {
3249         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3250         struct ext4_buddy e4b;
3251         int err;
3252
3253         if (pa == NULL) {
3254                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3255                         return;
3256                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3257                 if (err) {
3258                         /*
3259                          * This should never happen since we pin the
3260                          * pages in the ext4_allocation_context so
3261                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3262                          */
3263                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3264                         return;
3265                 }
3266                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3267                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3268                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3269                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3270                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3271                 return;
3272         }
3273         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3274                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3275 }
3276
3277 /*
3278  * use blocks preallocated to inode
3279  */
3280 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3281                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3282 {
3283         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3284         ext4_fsblk_t start;
3285         ext4_fsblk_t end;
3286         int len;
3287
3288         /* found preallocated blocks, use them */
3289         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3290         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3291                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3292         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3293         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3294                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3295         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3296         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3297         ac->ac_pa = pa;
3298
3299         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3300         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3301         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3302         pa->pa_free -= len;
3303
3304         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3305 }
3306
3307 /*
3308  * use blocks preallocated to locality group
3309  */
3310 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3311                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3312 {
3313         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3314
3315         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3316                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3317                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3318         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3319         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3320         ac->ac_pa = pa;
3321
3322         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3323          * possible race when the group is being loaded concurrently
3324          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3325          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3326          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3327          */
3328         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3329 }
3330
3331 /*
3332  * Return the prealloc space that have minimal distance
3333  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3334  * space that is having currently known minimal distance
3335  * from the goal block.
3336  */
3337 static struct ext4_prealloc_space *
3338 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3339                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3340                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3341 {
3342         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3343
3344         if (cpa == NULL) {
3345                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3346                 return pa;
3347         }
3348         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3349         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3350
3351         if (cur_distance <= new_distance)
3352                 return cpa;
3353
3354         /* drop the previous reference */
3355         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3356         atomic_inc(&pa->pa_count);
3357         return pa;
3358 }
3359
3360 /*
3361  * search goal blocks in preallocated space
3362  */
3363 static noinline_for_stack int
3364 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3365 {
3366         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3367         int order, i;
3368         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3369         struct ext4_locality_group *lg;
3370         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3371         ext4_fsblk_t goal_block;
3372
3373         /* only data can be preallocated */
3374         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3375                 return 0;
3376
3377         /* first, try per-file preallocation */
3378         rcu_read_lock();
3379         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3380
3381                 /* all fields in this condition don't change,
3382                  * so we can skip locking for them */
3383                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3384                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3385                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3386                         continue;
3387
3388                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3389                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3390                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3391                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3392                         continue;
3393
3394                 /* found preallocated blocks, use them */
3395                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3396                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3397                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3398                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3399                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3400                         ac->ac_criteria = 10;
3401                         rcu_read_unlock();
3402                         return 1;
3403                 }
3404                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3405         }
3406         rcu_read_unlock();
3407
3408         /* can we use group allocation? */
3409         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3410                 return 0;
3411
3412         /* inode may have no locality group for some reason */
3413         lg = ac->ac_lg;
3414         if (lg == NULL)
3415                 return 0;
3416         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3417         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3418                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3419                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3420
3421         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3422         /*
3423          * search for the prealloc space that is having
3424          * minimal distance from the goal block.
3425          */
3426         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3427                 rcu_read_lock();
3428                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3429                                         pa_inode_list) {
3430                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3431                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3432                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3433
3434                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3435                                                                 pa, cpa);
3436                         }
3437                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3438                 }
3439                 rcu_read_unlock();
3440         }
3441         if (cpa) {
3442                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3443                 ac->ac_criteria = 20;
3444                 return 1;
3445         }
3446         return 0;
3447 }
3448
3449 /*
3450  * the function goes through all block freed in the group
3451  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3452  * buddy must be generated from this bitmap
3453  * Need to be called with the ext4 group lock held
3454  */
3455 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3456                                                 ext4_group_t group)
3457 {
3458         struct rb_node *n;
3459         struct ext4_group_info *grp;
3460         struct ext4_free_data *entry;
3461
3462         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3463         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3464
3465         while (n) {
3466                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3467                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3468                 n = rb_next(n);
3469         }
3470         return;
3471 }
3472
3473 /*
3474  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3475  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3476  * Need to be called with ext4 group lock held
3477  */
3478 static noinline_for_stack
3479 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3480                                         ext4_group_t group)
3481 {
3482         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3483         struct ext4_prealloc_space *pa;
3484         struct list_head *cur;
3485         ext4_group_t groupnr;
3486         ext4_grpblk_t start;
3487         int preallocated = 0;
3488         int len;
3489
3490         /* all form of preallocation discards first load group,
3491          * so the only competing code is preallocation use.
3492          * we don't need any locking here
3493          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3494          * otherwise we could leave used blocks available for
3495          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3496          * is dropping preallocation
3497          */
3498         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3499                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3500                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3501                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3502                                              &groupnr, &start);
3503                 len = pa->pa_len;
3504                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3505                 if (unlikely(len == 0))
3506                         continue;
3507                 BUG_ON(groupnr != group);
3508                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3509                 preallocated += len;
3510         }
3511         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3512 }
3513
3514 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3515 {
3516         struct ext4_prealloc_space *pa;
3517         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3518
3519         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3520         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3521         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3522 }
3523
3524 /*
3525  * drops a reference to preallocated space descriptor
3526  * if this was the last reference and the space is consumed
3527  */
3528 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3529                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3530 {
3531         ext4_group_t grp;
3532         ext4_fsblk_t grp_blk;
3533
3534         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3535         spin_lock(&pa->pa_lock);
3536         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3537                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3538                 return;
3539         }
3540
3541         if (pa->pa_deleted == 1) {
3542                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3543                 return;
3544         }
3545
3546         pa->pa_deleted = 1;
3547         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3548
3549         grp_blk = pa->pa_pstart;
3550         /*
3551          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3552          * next group when pa is used up
3553          */
3554         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3555                 grp_blk--;
3556
3557         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3558
3559         /*
3560          * possible race:
3561          *
3562          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3563          *                                      find block B in PA
3564          *  copy on-disk bitmap to buddy
3565          *                                      mark B in on-disk bitmap
3566          *                                      drop PA from group
3567          *  mark all PAs in buddy
3568          *
3569          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3570          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3571          * against that pair
3572          */
3573         ext4_lock_group(sb, grp);
3574         list_del(&pa->pa_group_list);
3575         ext4_unlock_group(sb, grp);
3576
3577         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3578         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3579         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3580
3581         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3582 }
3583
3584 /*
3585  * creates new preallocated space for given inode
3586  */
3587 static noinline_for_stack int
3588 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3589 {
3590         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3591         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3592         struct ext4_prealloc_space *pa;
3593         struct ext4_group_info *grp;
3594         struct ext4_inode_info *ei;
3595
3596         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3597         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3598         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3599         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3600
3601         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3602         if (pa == NULL)
3603                 return -ENOMEM;
3604
3605         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3606                 int winl;
3607                 int wins;
3608                 int win;
3609                 int offs;
3610
3611                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3612                  * so, found space must get proper lstart
3613                  * to cover original request */
3614                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3615                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3616
3617                 /* we're limited by original request in that
3618                  * logical block must be covered any way
3619                  * winl is window we can move our chunk within */
3620                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3621
3622                 /* also, we should cover whole original request */
3623                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3624
3625                 /* the smallest one defines real window */
3626                 win = min(winl, wins);
3627
3628                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3629                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3630                 if (offs && offs < win)
3631                         win = offs;
3632
3633                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3634                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3635                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3636                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3637         }
3638
3639         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3640          * allocated blocks for history */
3641         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3642
3643         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3644         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3645         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3646         pa->pa_free = pa->pa_len;
3647         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3648         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3649         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3650         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3651         pa->pa_deleted = 0;
3652         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3653
3654         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3655                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3656         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3657
3658         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3659         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3660
3661         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3662         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3663
3664         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3665         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3666
3667         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3668         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3669         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3670
3671         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3672         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3673         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3674
3675         return 0;
3676 }
3677
3678 /*
3679  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3680  */
3681 static noinline_for_stack int
3682 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3683 {
3684         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3685         struct ext4_locality_group *lg;
3686         struct ext4_prealloc_space *pa;
3687         struct ext4_group_info *grp;
3688
3689         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3690         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3691         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3692         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3693
3694         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3695         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3696         if (pa == NULL)
3697                 return -ENOMEM;
3698
3699         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3700          * allocated blocks for history */
3701         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3702
3703         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3704         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3705         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3706         pa->pa_free = pa->pa_len;
3707         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3708         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3709         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3710         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3711         pa->pa_deleted = 0;
3712         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3713
3714         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3715                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3716         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3717
3718         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3719         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3720
3721         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3722         lg = ac->ac_lg;
3723         BUG_ON(lg == NULL);
3724
3725         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3726         pa->pa_inode = NULL;
3727
3728         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3729         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3730         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3731
3732         /*
3733          * We will later add the new pa to the right bucket
3734          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3735          */
3736         return 0;
3737 }
3738
3739 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3740 {
3741         int err;
3742
3743         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3744                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3745         else
3746                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3747         return err;
3748 }
3749
3750 /*
3751  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3752  * in-core bitmap and buddy.
3753  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3754  * nobody else can find/use it.
3755  * the caller MUST hold group/inode locks.
3756  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3757  */
3758 static noinline_for_stack int
3759 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3760                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3761 {
3762         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3763         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3764         unsigned int end;
3765         unsigned int next;
3766         ext4_group_t group;
3767         ext4_grpblk_t bit;
3768         unsigned long long grp_blk_start;
3769         int err = 0;
3770         int free = 0;
3771
3772         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3773         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3774         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3775         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3776         end = bit + pa->pa_len;
3777
3778         while (bit < end) {
3779                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3780                 if (bit >= end)
3781                         break;
3782                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3783                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3784                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3785                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3786                 free += next - bit;
3787
3788                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3789                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3790                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3791                                                next - bit);
3792                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3793                 bit = next + 1;
3794         }
3795         if (free != pa->pa_free) {
3796                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3797                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3798                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3799                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3800                          (unsigned long) pa->pa_len);
3801                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3802                                         free, pa->pa_free);
3803                 /*
3804                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3805                  * from the bitmap and continue.
3806                  */
3807         }
3808         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3809
3810         return err;
3811 }
3812
3813 static noinline_for_stack int
3814 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3815                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3816 {
3817         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3818         ext4_group_t group;
3819         ext4_grpblk_t bit;
3820
3821         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3822         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3823         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3824         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3825         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3826         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3827         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3828
3829         return 0;
3830 }
3831
3832 /*
3833  * releases all preallocations in given group
3834  *
3835  * first, we need to decide discard policy:
3836  * - when do we discard
3837  *   1) ENOSPC
3838  * - how many do we discard
3839  *   1) how many requested
3840  */
3841 static noinline_for_stack int
3842 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3843                                         ext4_group_t group, int needed)
3844 {
3845         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3846         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3847         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3848         struct list_head list;
3849         struct ext4_buddy e4b;
3850         int err;
3851         int busy = 0;
3852         int free = 0;
3853
3854         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3855
3856         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3857                 return 0;
3858
3859         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3860         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3861                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3862                 ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
3863                            err, group);
3864                 return 0;
3865         }
3866
3867         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3868         if (err) {
3869                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3870                 put_bh(bitmap_bh);
3871                 return 0;
3872         }
3873
3874         if (needed == 0)
3875                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3876
3877         INIT_LIST_HEAD(&list);
3878 repeat:
3879         ext4_lock_group(sb, group);
3880         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3881                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3882                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3883                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3884                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3885                         busy = 1;
3886                         continue;
3887                 }
3888                 if (pa->pa_deleted) {
3889                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3890                         continue;
3891                 }
3892
3893                 /* seems this one can be freed ... */
3894                 pa->pa_deleted = 1;
3895
3896                 /* we can trust pa_free ... */
3897                 free += pa->pa_free;
3898
3899                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3900
3901                 list_del(&pa->pa_group_list);
3902                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3903         }
3904
3905         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3906         if (free < needed && busy) {
3907                 busy = 0;
3908                 ext4_unlock_group(sb, group);
3909                 cond_resched();
3910                 goto repeat;
3911         }
3912
3913         /* found anything to free? */
3914         if (list_empty(&list)) {
3915                 BUG_ON(free != 0);
3916                 goto out;
3917         }
3918
3919         /* now free all selected PAs */
3920         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3921
3922                 /* remove from object (inode or locality group) */
3923                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3924                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3925                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3926
3927                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3928                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3929                 else
3930                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3931
3932                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3933                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3934         }
3935
3936 out:
3937         ext4_unlock_group(sb, group);
3938         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3939         put_bh(bitmap_bh);
3940         return free;
3941 }
3942
3943 /*
3944  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3945  *
3946  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3947  * We don't want another block to be served from the prealloc
3948  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3949  *
3950  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3951  */
3952 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3953 {
3954         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3955         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3956         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3957         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3958         ext4_group_t group = 0;
3959         struct list_head list;
3960         struct ext4_buddy e4b;
3961         int err;
3962
3963         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3964                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3965                 return;
3966         }
3967
3968         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3969         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3970
3971         INIT_LIST_HEAD(&list);
3972
3973 repeat:
3974         /* first, collect all pa's in the inode */
3975         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3976         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3977                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3978                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3979                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3980                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3981                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3982                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3983                          * use preallocation while we're discarding it */
3984                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3985                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3986                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3987                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3988                         WARN_ON(1);
3989                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3990                         goto repeat;
3991
3992                 }
3993                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3994                         pa->pa_deleted = 1;
3995                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3996                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3997                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3998                         continue;
3999                 }
4000
4001                 /* someone is deleting pa right now */
4002                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4003                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4004
4005                 /* we have to wait here because pa_deleted
4006                  * doesn't mean pa is already unlinked from
4007                  * the list. as we might be called from
4008                  * ->clear_inode() the inode will get freed
4009                  * and concurrent thread which is unlinking
4010                  * pa from inode's list may access already
4011                  * freed memory, bad-bad-bad */
4012
4013                 /* XXX: if this happens too often, we can
4014                  * add a flag to force wait only in case
4015                  * of ->clear_inode(), but not in case of
4016                  * regular truncate */
4017                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4018                 goto repeat;
4019         }
4020         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4021
4022         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4023                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4024                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4025
4026                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4027                 if (err) {
4028                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4029                                         group);
4030                         continue;
4031                 }
4032
4033                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4034                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4035                         err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4036                         ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
4037                                         err, group);
4038                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4039                         continue;
4040                 }
4041
4042                 ext4_lock_group(sb, group);
4043                 list_del(&pa->pa_group_list);
4044                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4045                 ext4_unlock_group(sb, group);
4046
4047                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4048                 put_bh(bitmap_bh);
4049
4050                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4051                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4052         }
4053 }
4054
4055 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4056 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4057 {
4058         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4059         ext4_group_t ngroups, i;
4060
4061         if (!ext4_mballoc_debug ||
4062             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4063                 return;
4064
4065         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4066                         " Allocation context details:");
4067         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4068                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4069         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4070                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4071                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4072                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4073                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4074                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4075                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4076                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4077                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4078                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4079                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4080                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4081                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4082                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4083                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4084                         (int)ac->ac_criteria);
4085         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4086         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4087         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4088         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4089                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4090                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4091                 ext4_grpblk_t start;
4092                 struct list_head *cur;
4093                 ext4_lock_group(sb, i);
4094                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4095                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4096                                         pa_group_list);
4097                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4098                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4099                                                      NULL, &start);
4100                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4101                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4102                                start, pa->pa_len);
4103                 }
4104                 ext4_unlock_group(sb, i);
4105
4106                 if (grp->bb_free == 0)
4107                         continue;
4108                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4109                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4110         }
4111         printk(KERN_ERR "\n");
4112 }
4113 #else
4114 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4115 {
4116         return;
4117 }
4118 #endif
4119
4120 /*
4121  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4122  * file is determined by the current size or the resulting size after
4123  * allocation which ever is larger
4124  *
4125  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4126  */
4127 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4128 {
4129         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4130         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4131         loff_t size, isize;
4132
4133         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4134                 return;
4135
4136         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4137                 return;
4138
4139         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4140         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4141                 >> bsbits;
4142
4143         if ((size == isize) &&
4144             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4145             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4146                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4147                 return;
4148         }
4149
4150         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4151                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4152                 return;
4153         }
4154
4155         /* don't use group allocation for large files */
4156         size = max(size, isize);
4157         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4158                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4159                 return;
4160         }
4161
4162         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4163         /*
4164          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4165          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4166          * request from multiple CPUs.
4167          */
4168         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4169
4170         /* we're going to use group allocation */
4171         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4172
4173         /* serialize all allocations in the group */
4174         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4175 }
4176
4177 static noinline_for_stack int
4178 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4179                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4180 {
4181         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4182         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4183         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4184         ext4_group_t group;
4185         unsigned int len;
4186         ext4_fsblk_t goal;
4187         ext4_grpblk_t block;
4188
4189         /* we can't allocate > group size */
4190         len = ar->len;
4191
4192         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4193         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4194                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4195
4196         /* start searching from the goal */
4197         goal = ar->goal;
4198         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4199                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4200                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4201         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4202
4203         /* set up allocation goals */
4204         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4205         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4206         ac->ac_sb = sb;
4207         ac->ac_inode = ar->inode;
4208         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4209         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4210         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4211         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4212         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4213         ac->ac_flags = ar->flags;
4214
4215         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4216          * locality group. this is a policy, actually */
4217         ext4_mb_group_or_file(ac);
4218
4219         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4220                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4221                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4222                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4223                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4224                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4225                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4226         return 0;
4227
4228 }
4229
4230 static noinline_for_stack void
4231 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4232                                         struct ext4_locality_group *lg,
4233                                         int order, int total_entries)
4234 {
4235         ext4_group_t group = 0;
4236         struct ext4_buddy e4b;
4237         struct list_head discard_list;
4238         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4239
4240         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4241
4242         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4243
4244         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4245         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4246                                                 pa_inode_list) {
4247                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4248                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4249                         /*
4250                          * This is the pa that we just used
4251                          * for block allocation. So don't
4252                          * free that
4253                          */
4254                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4255                         continue;
4256                 }
4257                 if (pa->pa_deleted) {
4258                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4259                         continue;
4260                 }
4261                 /* only lg prealloc space */
4262                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4263
4264                 /* seems this one can be freed ... */
4265                 pa->pa_deleted = 1;
4266                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4267
4268                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4269                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4270
4271                 total_entries--;
4272                 if (total_entries <= 5) {
4273                         /*
4274                          * we want to keep only 5 entries
4275                          * allowing it to grow to 8. This
4276                          * mak sure we don't call discard
4277                          * soon for this list.
4278                          */
4279                         break;
4280                 }
4281         }
4282         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4283
4284         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4285
4286                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4287                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4288                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4289                                         group);
4290                         continue;
4291                 }
4292                 ext4_lock_group(sb, group);
4293                 list_del(&pa->pa_group_list);
4294                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4295                 ext4_unlock_group(sb, group);
4296
4297                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4298                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4299                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4300         }
4301 }
4302
4303 /*
4304  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4305  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4306  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4307  *
4308  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4309  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4310  */
4311
4312 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4313 {
4314         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4315         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4316         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4317         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4318
4319         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4320         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4321                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4322                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4323         /* Add the prealloc space to lg */
4324         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4325         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4326                                                 pa_inode_list) {
4327                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4328                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4329                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4330                         continue;
4331                 }
4332                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4333                         /* Add to the tail of the previous entry */
4334                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4335                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4336                         added = 1;
4337                         /*
4338                          * we want to count the total
4339                          * number of entries in the list
4340                          */
4341                 }
4342                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4343                 lg_prealloc_count++;
4344         }
4345         if (!added)
4346                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4347                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4348         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4349
4350         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4351         if (lg_prealloc_count > 8) {
4352                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4353                                                   order, lg_prealloc_count);
4354                 return;
4355         }
4356         return ;
4357 }
4358
4359 /*
4360  * release all resource we used in allocation
4361  */
4362 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4363 {
4364         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4365         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4366         if (pa) {
4367                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4368                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4369                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4370                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4371                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4372                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4373                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4374                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4375                 }
4376         }
4377         if (pa) {
4378                 /*
4379                  * We want to add the pa to the right bucket.
4380                  * Remove it from the list and while adding
4381                  * make sure the list to which we are adding
4382                  * doesn't grow big.
4383                  */
4384                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4385                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4386                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4387                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4388                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4389                 }
4390                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4391         }
4392         if (ac->ac_bitmap_page)
4393                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4394         if (ac->ac_buddy_page)
4395                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4396         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4397                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4398         ext4_mb_collect_stats(ac);
4399         return 0;
4400 }
4401
4402 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4403 {
4404         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4405         int ret;
4406         int freed = 0;
4407
4408         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4409         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4410                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4411                 freed += ret;
4412                 needed -= ret;
4413         }
4414
4415         return freed;
4416 }
4417
4418 /*
4419  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4420  * it tries to use preallocation first, then falls back
4421  * to usual allocation
4422  */
4423 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4424                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4425 {
4426         int freed;
4427         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4428         struct ext4_sb_info *sbi;
4429         struct super_block *sb;
4430         ext4_fsblk_t block = 0;
4431         unsigned int inquota = 0;
4432         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4433
4434         might_sleep();
4435         sb = ar->inode->i_sb;
4436         sbi = EXT4_SB(sb);
4437
4438         trace_ext4_request_blocks(ar);
4439
4440         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4441         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4442                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4443
4444         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4445                 /* Without delayed allocation we need to verify
4446                  * there is enough free blocks to do block allocation
4447                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4448                  */
4449                 while (ar->len &&
4450                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4451
4452                         /* let others to free the space */
4453                         cond_resched();
4454                         ar->len = ar->len >> 1;
4455                 }
4456                 if (!ar->len) {
4457                         *errp = -ENOSPC;
4458                         return 0;
4459                 }
4460                 reserv_clstrs = ar->len;
4461                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4462                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4463                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4464                 } else {
4465                         while (ar->len &&
4466                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4467                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4468
4469                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4470                                 ar->len--;
4471                         }
4472                 }
4473                 inquota = ar->len;
4474                 if (ar->len == 0) {
4475                         *errp = -EDQUOT;
4476                         goto out;
4477                 }
4478         }
4479
4480         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4481         if (!ac) {
4482                 ar->len = 0;
4483                 *errp = -ENOMEM;
4484                 goto out;
4485         }
4486
4487         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4488         if (*errp) {
4489                 ar->len = 0;
4490                 goto out;
4491         }
4492
4493         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4494         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4495                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4496                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4497 repeat:
4498                 /* allocate space in core */
4499                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4500                 if (*errp)
4501                         goto discard_and_exit;
4502
4503                 /* as we've just preallocated more space than
4504                  * user requested originally, we store allocated
4505                  * space in a special descriptor */
4506                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4507                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4508                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4509                 if (*errp) {
4510                 discard_and_exit:
4511                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4512                         goto errout;
4513                 }
4514         }
4515         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4516                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4517                 if (*errp) {
4518                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4519                         goto errout;
4520                 } else {
4521                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4522                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4523                 }
4524         } else {
4525                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4526                 if (freed)
4527                         goto repeat;
4528                 *errp = -ENOSPC;
4529         }
4530
4531 errout:
4532         if (*errp) {
4533                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4534                 ar->len = 0;
4535                 ext4_mb_show_ac(ac);
4536         }
4537         ext4_mb_release_context(ac);
4538 out:
4539         if (ac)
4540                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4541         if (inquota && ar->len < inquota)
4542                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4543         if (!ar->len) {
4544                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4545                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4546                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4547                                                 reserv_clstrs);
4548         }
4549
4550         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4551
4552         return block;
4553 }
4554
4555 /*
4556  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4557  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4558  * AND the blocks are associated with the same group.
4559  */
4560 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4561                         struct ext4_free_data *entry2)
4562 {
4563         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4564             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4565             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4566                 return 1;
4567         return 0;
4568 }
4569
4570 static noinline_for_stack int
4571 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4572                       struct ext4_free_data *new_entry)
4573 {
4574         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4575         ext4_grpblk_t cluster;
4576         struct ext4_free_data *entry;
4577         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4578         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4579         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4580         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4581         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4582
4583         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4584         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4585         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4586
4587         new_node = &new_entry->efd_node;
4588         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4589
4590         if (!*n) {
4591                 /* first free block exent. We need to
4592                    protect buddy cache from being freed,
4593                  * otherwise we'll refresh it from
4594                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4595                  * blocks */
4596                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4597                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4598         }
4599         while (*n) {
4600                 parent = *n;
4601                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4602                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4603                         n = &(*n)->rb_left;
4604                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4605                         n = &(*n)->rb_right;
4606                 else {
4607                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4608                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4609                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4610                                 "Block already on to-be-freed list");
4611                         return 0;
4612                 }
4613         }
4614
4615         rb_link_node(new_node, parent, n);
4616         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4617
4618         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4619         node = rb_prev(new_node);
4620         if (node) {
4621                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4622                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4623                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4624                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4625                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4626                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4627                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4628                 }
4629         }
4630
4631         node = rb_next(new_node);
4632         if (node) {
4633                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4634                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4635                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4636                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4637                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4638                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4639                 }
4640         }
4641         /* Add the extent to transaction's private list */
4642         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4643                                   &new_entry->efd_jce);
4644         return 0;
4645 }
4646
4647 /**
4648  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4649  * @handle:             handle for this transaction
4650  * @inode:              inode
4651  * @block:              start physical block to free
4652  * @count:              number of blocks to count
4653  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4654  */
4655 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4656                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4657                       unsigned long count, int flags)
4658 {
4659         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4660         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4661         struct ext4_group_desc *gdp;
4662         unsigned int overflow;
4663         ext4_grpblk_t bit;
4664         struct buffer_head *gd_bh;
4665         ext4_group_t block_group;
4666         struct ext4_sb_info *sbi;
4667         struct ext4_buddy e4b;
4668         unsigned int count_clusters;
4669         int err = 0;
4670         int ret;
4671
4672         might_sleep();
4673         if (bh) {
4674                 if (block)
4675                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4676                 else
4677                         block = bh->b_blocknr;
4678         }
4679
4680         sbi = EXT4_SB(sb);
4681         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4682             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4683                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4684                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4685                 goto error_return;
4686         }
4687
4688         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4689         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4690
4691         if (bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4692                 BUG_ON(count > 1);
4693
4694                 ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4695                             inode, bh, block);
4696         }
4697
4698         /*
4699          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4700          * after the transaction is committed, which we can do by
4701          * treating the block as metadata, below.  We make an
4702          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4703          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4704          */
4705         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4706                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4707
4708         /*
4709          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4710          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4711          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4712          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4713          * requested to avoid doing so.
4714          */
4715         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4716         if (overflow) {
4717                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4718                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4719                         block += overflow;
4720                         if (count > overflow)
4721                                 count -= overflow;
4722                         else
4723                                 return;
4724                 } else {
4725                         block -= overflow;
4726                         count += overflow;
4727                 }
4728         }
4729         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4730         if (overflow) {
4731                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4732                         if (count > overflow)
4733                                 count -= overflow;
4734                         else
4735                                 return;
4736                 } else
4737                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4738         }
4739
4740         if (!bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4741                 int i;
4742
4743                 for (i = 0; i < count; i++) {
4744                         cond_resched();
4745                         bh = sb_find_get_block(inode->i_sb, block + i);
4746                         if (!bh)
4747                                 continue;
4748                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4749                                     inode, bh, block + i);
4750                 }
4751         }
4752
4753 do_more:
4754         overflow = 0;
4755         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4756
4757         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4758                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4759                 return;
4760
4761         /*
4762          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4763          * boundary.
4764          */
4765         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4766                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4767                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4768                 count -= overflow;
4769         }
4770         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4771         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4772         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4773                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4774                 bitmap_bh = NULL;
4775                 goto error_return;
4776         }
4777         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4778         if (!gdp) {
4779                 err = -EIO;
4780                 goto error_return;
4781         }
4782
4783         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4784             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4785             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4786                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4787             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4788                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4789
4790                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4791                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4792                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4793                 goto error_return;
4794         }
4795
4796         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4797         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4798         if (err)
4799                 goto error_return;
4800
4801         /*
4802          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4803          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4804          * using it
4805          */
4806         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4807         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4808         if (err)
4809                 goto error_return;
4810 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4811         {
4812                 int i;
4813                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4814                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4815         }
4816 #endif
4817         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4818
4819         /* __GFP_NOFAIL: retry infinitely, ignore TIF_MEMDIE and memcg limit. */
4820         err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, block_group, &e4b,
4821                                      GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4822         if (err)
4823                 goto error_return;
4824
4825         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4826                 struct ext4_free_data *new_entry;
4827                 /*
4828                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4829                  * be used until this transaction is committed
4830                  *
4831                  * We use __GFP_NOFAIL because ext4_free_blocks() is not allowed
4832                  * to fail.
4833                  */
4834                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep,
4835                                 GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4836                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4837                 new_entry->efd_group = block_group;
4838                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4839                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4840
4841                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4842                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4843                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4844         } else {
4845                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4846                  * with group lock held. generate_buddy look at
4847                  * them with group lock_held
4848                  */
4849                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4850                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count,
4851                                                  0);
4852                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4853                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4854                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4855                                          " with %d", block_group, bit, count,
4856                                          err);
4857                 } else
4858                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4859
4860                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4861                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4862                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4863         }
4864
4865         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4866         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4867         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4868         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4869         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4870
4871         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4872                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4873                 atomic64_add(count_clusters,
4874                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4875         }
4876
4877         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4878                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4879         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4880
4881         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4882
4883         /* We dirtied the bitmap block */
4884         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4885         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4886
4887         /* And the group descriptor block */
4888         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4889         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4890         if (!err)
4891                 err = ret;
4892
4893         if (overflow && !err) {
4894                 block += count;
4895                 count = overflow;
4896                 put_bh(bitmap_bh);
4897                 goto do_more;
4898         }
4899 error_return:
4900         brelse(bitmap_bh);
4901         ext4_std_error(sb, err);
4902         return;
4903 }
4904
4905 /**
4906  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4907  * @handle:                     handle to this transaction
4908  * @sb:                         super block
4909  * @block:                      start physical block to add to the block group
4910  * @count:                      number of blocks to free
4911  *
4912  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4913  */
4914 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4915                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4916 {
4917         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4918         struct buffer_head *gd_bh;
4919         ext4_group_t block_group;
4920         ext4_grpblk_t bit;
4921         unsigned int i;
4922         struct ext4_group_desc *desc;
4923         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4924         struct ext4_buddy e4b;
4925         int err = 0, ret, blk_free_count;
4926         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4927
4928         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4929
4930         if (count == 0)
4931                 return 0;
4932
4933         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4934         /*
4935          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4936          * boundary.
4937          */
4938         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4939                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4940                              block_group);
4941                 err = -EINVAL;
4942                 goto error_return;
4943         }
4944
4945         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4946         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4947                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4948                 bitmap_bh = NULL;
4949                 goto error_return;
4950         }
4951
4952         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4953         if (!desc) {
4954                 err = -EIO;
4955                 goto error_return;
4956         }
4957
4958         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4959             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4960             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4961             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4962                      sbi->s_itb_per_group)) {
4963                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4964                            "Block = %llu, count = %lu",
4965                            block, count);
4966                 err = -EINVAL;
4967                 goto error_return;
4968         }
4969
4970         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4971         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4972         if (err)
4973                 goto error_return;
4974
4975         /*
4976          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4977          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4978          * using it
4979          */
4980         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4981         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4982         if (err)
4983                 goto error_return;
4984
4985         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4986                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4987                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4988                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4989                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4990                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4991                 } else {
4992                         blocks_freed++;
4993                 }
4994         }
4995
4996         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4997         if (err)
4998                 goto error_return;
4999
5000         /*
5001          * need to update group_info->bb_free and bitmap
5002          * with group lock held. generate_buddy look at
5003          * them with group lock_held
5004          */
5005         ext4_lock_group(sb, block_group);
5006         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
5007         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
5008         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
5009         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
5010         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
5011         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
5012         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5013         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
5014                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
5015
5016         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5017                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
5018                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
5019                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
5020         }
5021
5022         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5023
5024         /* We dirtied the bitmap block */
5025         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5026         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5027
5028         /* And the group descriptor block */
5029         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5030         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5031         if (!err)
5032                 err = ret;
5033
5034 error_return:
5035         brelse(bitmap_bh);
5036         ext4_std_error(sb, err);
5037         return err;
5038 }
5039
5040 /**
5041  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5042  * @sb:         super block for the file system
5043  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5044  * @count:      number of blocks to TRIM
5045  * @group:      alloc. group we are working with
5046  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5047  * @blkdev_flags: flags for the block device
5048  *
5049  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5050  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5051  * be called with under the group lock.
5052  */
5053 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5054                             ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b,
5055                             unsigned long blkdev_flags)
5056 __releases(bitlock)
5057 __acquires(bitlock)
5058 {
5059         struct ext4_free_extent ex;
5060         int ret = 0;
5061
5062         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5063
5064         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5065
5066         ex.fe_start = start;
5067         ex.fe_group = group;
5068         ex.fe_len = count;
5069
5070         /*
5071          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5072          * being trimmed.
5073          */
5074         mb_mark_used(e4b, &ex);
5075         ext4_unlock_group(sb, group);
5076         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count, blkdev_flags);
5077         ext4_lock_group(sb, group);
5078         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5079         return ret;
5080 }
5081
5082 /**
5083  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5084  * @sb:                 super block for file system
5085  * @group:              group to be trimmed
5086  * @start:              first group block to examine
5087  * @max:                last group block to examine
5088  * @minblocks:          minimum extent block count
5089  * @blkdev_flags:       flags for the block device
5090  *
5091  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5092  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5093  * the extent.
5094  *
5095  *
5096  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5097  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5098  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5099  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5100  */
5101 static ext4_grpblk_t
5102 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5103                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5104                    ext4_grpblk_t minblocks, unsigned long blkdev_flags)
5105 {
5106         void *bitmap;
5107         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5108         struct ext4_buddy e4b;
5109         int ret = 0;
5110
5111         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5112
5113         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5114         if (ret) {
5115                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5116                                 "information for %u", group);
5117                 return ret;
5118         }
5119         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5120
5121         ext4_lock_group(sb, group);
5122         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5123             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5124                 goto out;
5125
5126         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5127                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5128
5129         while (start <= max) {
5130                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5131                 if (start > max)
5132                         break;
5133                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5134
5135                 if ((next - start) >= minblocks) {
5136                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5137                                                next - start, group, &e4b,
5138                                                blkdev_flags);
5139                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5140                                 break;
5141                         ret = 0;
5142                         count += next - start;
5143                 }
5144                 free_count += next - start;
5145                 start = next + 1;
5146
5147                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5148                         count = -ERESTARTSYS;
5149                         break;
5150                 }
5151
5152                 if (need_resched()) {
5153                         ext4_unlock_group(sb, group);
5154                         cond_resched();
5155                         ext4_lock_group(sb, group);
5156                 }
5157
5158                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5159                         break;
5160         }
5161
5162         if (!ret) {
5163                 ret = count;
5164                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5165         }
5166 out:
5167         ext4_unlock_group(sb, group);
5168         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5169
5170         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5171                 count, group);
5172
5173         return ret;
5174 }
5175
5176 /**
5177  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5178  * @sb:                 superblock for filesystem
5179  * @range:              fstrim_range structure
5180  * @blkdev_flags:       flags for the block device
5181  *
5182  * start:       First Byte to trim
5183  * len:         number of Bytes to trim from start
5184  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5185  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5186  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5187  * is invoked to trim all free space.
5188  */
5189 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range,
5190                         unsigned long blkdev_flags)
5191 {
5192         struct ext4_group_info *grp;
5193         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5194         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5195         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5196         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5197                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5198         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5199         int ret = 0;
5200
5201         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5202         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5203         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5204                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5205
5206         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5207             start >= max_blks ||
5208             range->len < sb->s_blocksize)
5209                 return -EINVAL;
5210         if (end >= max_blks)
5211                 end = max_blks - 1;
5212         if (end <= first_data_blk)
5213                 goto out;
5214         if (start < first_data_blk)
5215                 start = first_data_blk;
5216
5217         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5218         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5219                                      &first_group, &first_cluster);
5220         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5221                                      &last_group, &last_cluster);
5222
5223         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5224         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5225
5226         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5227                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5228                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5229                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5230                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS);
5231                         if (ret)
5232                                 break;
5233                 }
5234
5235                 /*
5236                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5237                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5238                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5239                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5240                  */
5241                 if (group == last_group)
5242                         end = last_cluster;
5243
5244                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5245                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5246                                                 end, minlen, blkdev_flags);
5247                         if (cnt < 0) {
5248                                 ret = cnt;
5249                                 break;
5250                         }
5251                         trimmed += cnt;
5252                 }
5253
5254                 /*
5255                  * For every group except the first one, we are sure
5256                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5257                  */
5258                 first_cluster = 0;
5259         }
5260
5261         if (!ret)
5262                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5263
5264 out:
5265         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5266         return ret;
5267 }