Merge branch 'v4.4/topic/mm-kaslr-pax_usercopy' into linux-linaro-lsk-v4.4
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
3  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
17  */
18
19
20 /*
21  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
22  */
23
24 #include "ext4_jbd2.h"
25 #include "mballoc.h"
26 #include <linux/log2.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <linux/backing-dev.h>
30 #include <trace/events/ext4.h>
31
32 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
33 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
34
35 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
36 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
37 #endif
38
39 /*
40  * MUSTDO:
41  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
42  *   - search for metadata in few groups
43  *
44  * TODO v4:
45  *   - normalization should take into account whether file is still open
46  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
47  *   - don't normalize tails
48  *   - quota
49  *   - reservation for superuser
50  *
51  * TODO v3:
52  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
53  *   - track min/max extents in each group for better group selection
54  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
55  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
56  *   - error handling
57  */
58
59 /*
60  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
61  * near to the goal(block) value specified.
62  *
63  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
64  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
65  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
66  * would have after allocation, or the current file size, which ever
67  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
68  * select to use the group preallocation. The default value of
69  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
70  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
71  * terms of number of blocks.
72  *
73  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
74  * ensure that we have small files closer together on the disk.
75  *
76  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
77  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
78  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
79  * represented as:
80  *
81  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
82  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
83  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
84  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
85  *
86  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
87  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
88  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
89  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
90  *
91  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
92  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
93  * pa_free.
94  *
95  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
96  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
97  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
98  *
99  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
100  *
101  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
102  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
103  *
104  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
105  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
106  *
107  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
108  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
109  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
110  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
111  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
112  * we can access them through the page cache. The information regarding
113  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
114  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
115  * inode as:
116  *
117  *  {                        page                        }
118  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
119  *
120  *
121  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
122  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
123  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
124  * which is blocks_per_page/2
125  *
126  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
127  * away when the filesystem is unmounted.
128  *
129  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
130  * to locate that many free blocks we return with additional information
131  * regarding rest of the contiguous physical block available
132  *
133  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
134  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
135  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
136  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
137  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
138  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
139  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
140  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
141  * 512 blocks. This can be tuned via
142  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
143  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
144  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
145  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
146  * greater than the default mb_group_prealloc.
147  *
148  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
149  *
150  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
151  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
152  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
153  *
154  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
155  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
156  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
157  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
158  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
159  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
160  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
161  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
162  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
163  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
164  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
165  * the group specified as the goal value in allocation context via
166  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
167  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
168  * checked.
169  *
170  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
171  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
172  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
173  * subsequent request.
174  */
175
176 /*
177  * mballoc operates on the following data:
178  *  - on-disk bitmap
179  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
180  *  - preallocation descriptors (PAs)
181  *
182  * there are two types of preallocations:
183  *  - inode
184  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
185  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
186  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
187  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
188  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
189  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
190  *    also means that freeing any block within descriptor's range
191  *    must discard all preallocated blocks.
192  *  - locality group
193  *    assigned to specific locality group which does not translate to
194  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
195  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
196  *    it's consumed from the beginning to the end.
197  *
198  * relation between them can be expressed as:
199  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
200  *
201  * this mean blocks mballoc considers used are:
202  *  - allocated blocks (persistent)
203  *  - preallocated blocks (non-persistent)
204  *
205  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
206  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
207  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
208  *
209  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
210  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
211  *
212  * all operations can be expressed as:
213  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
214  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
215  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
216  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
217  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
218  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
219  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
220  *        is used in real operation because we can't know actual used
221  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
222  *
223  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
224  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
225  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
226  * the following knowledge:
227  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
228  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
229  *     nobody can re-allocate that block
230  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
231  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
232  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
233  *     block
234  *
235  * so, now we're building a concurrency table:
236  *  - init buddy vs.
237  *    - new PA
238  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
239  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
240  *    - use inode PA
241  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
242  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
243  *    - discard inode PA
244  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
245  *    - use locality group PA
246  *      again PA-=N must be serialized with init
247  *    - discard locality group PA
248  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
249  *  - new PA vs.
250  *    - use inode PA
251  *      i_data_sem serializes them
252  *    - discard inode PA
253  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
254  *    - use locality group PA
255  *      some mutex should serialize them
256  *    - discard locality group PA
257  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
258  *  - use inode PA
259  *    - use inode PA
260  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
261  *    - discard inode PA
262  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
263  *    - use locality group PA
264  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
265  *    - discard locality group PA
266  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
267  *
268  * now we're ready to make few consequences:
269  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
270  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
271  *  - PA changes only after on-disk bitmap
272  *  - discard must not compete with init. either init is done before
273  *    any discard or they're serialized somehow
274  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
275  *
276  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
277  * in this case, but we should care about concurrent init
278  *
279  */
280
281  /*
282  * Logic in few words:
283  *
284  *  - allocation:
285  *    load group
286  *    find blocks
287  *    mark bits in on-disk bitmap
288  *    release group
289  *
290  *  - use preallocation:
291  *    find proper PA (per-inode or group)
292  *    load group
293  *    mark bits in on-disk bitmap
294  *    release group
295  *    release PA
296  *
297  *  - free:
298  *    load group
299  *    mark bits in on-disk bitmap
300  *    release group
301  *
302  *  - discard preallocations in group:
303  *    mark PAs deleted
304  *    move them onto local list
305  *    load on-disk bitmap
306  *    load group
307  *    remove PA from object (inode or locality group)
308  *    mark free blocks in-core
309  *
310  *  - discard inode's preallocations:
311  */
312
313 /*
314  * Locking rules
315  *
316  * Locks:
317  *  - bitlock on a group        (group)
318  *  - object (inode/locality)   (object)
319  *  - per-pa lock               (pa)
320  *
321  * Paths:
322  *  - new pa
323  *    object
324  *    group
325  *
326  *  - find and use pa:
327  *    pa
328  *
329  *  - release consumed pa:
330  *    pa
331  *    group
332  *    object
333  *
334  *  - generate in-core bitmap:
335  *    group
336  *        pa
337  *
338  *  - discard all for given object (inode, locality group):
339  *    object
340  *        pa
341  *    group
342  *
343  *  - discard all for given group:
344  *    group
345  *        pa
346  *    group
347  *        object
348  *
349  */
350 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
351 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
352 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
353
354 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
355  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
356  * each unique s_blocksize_bits */
357 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
358 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
359
360 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
361         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
362         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
363         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
364 };
365
366 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
367                                         ext4_group_t group);
368 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
369                                                 ext4_group_t group);
370 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
371                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
372
373 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
374 {
375 #if BITS_PER_LONG == 64
376         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
377         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
378 #elif BITS_PER_LONG == 32
379         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
380         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
381 #else
382 #error "how many bits you are?!"
383 #endif
384         return addr;
385 }
386
387 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
388 {
389         /*
390          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
391          * needs unsigned long aligned address
392          */
393         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
394         return ext4_test_bit(bit, addr);
395 }
396
397 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
398 {
399         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
400         ext4_set_bit(bit, addr);
401 }
402
403 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
404 {
405         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
406         ext4_clear_bit(bit, addr);
407 }
408
409 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
410 {
411         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
412         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
413 }
414
415 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
416 {
417         int fix = 0, ret, tmpmax;
418         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
419         tmpmax = max + fix;
420         start += fix;
421
422         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
423         if (ret > max)
424                 return max;
425         return ret;
426 }
427
428 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
429 {
430         int fix = 0, ret, tmpmax;
431         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
432         tmpmax = max + fix;
433         start += fix;
434
435         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
436         if (ret > max)
437                 return max;
438         return ret;
439 }
440
441 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
442 {
443         char *bb;
444
445         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
446         BUG_ON(max == NULL);
447
448         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
449                 *max = 0;
450                 return NULL;
451         }
452
453         /* at order 0 we see each particular block */
454         if (order == 0) {
455                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
456                 return e4b->bd_bitmap;
457         }
458
459         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
460         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
461
462         return bb;
463 }
464
465 #ifdef DOUBLE_CHECK
466 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
467                            int first, int count)
468 {
469         int i;
470         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
471
472         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
473                 return;
474         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
475         for (i = 0; i < count; i++) {
476                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
477                         ext4_fsblk_t blocknr;
478
479                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
480                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
481                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
482                                               inode ? inode->i_ino : 0,
483                                               blocknr,
484                                               "freeing block already freed "
485                                               "(bit %u)",
486                                               first + i);
487                 }
488                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
489         }
490 }
491
492 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
493 {
494         int i;
495
496         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
497                 return;
498         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
499         for (i = 0; i < count; i++) {
500                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
501                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
502         }
503 }
504
505 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
506 {
507         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
508                 unsigned char *b1, *b2;
509                 int i;
510                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
511                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
512                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
513                         if (b1[i] != b2[i]) {
514                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
515                                          "corruption in group %u "
516                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
517                                          "on disk/prealloc",
518                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
519                                 BUG();
520                         }
521                 }
522         }
523 }
524
525 #else
526 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
527                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
528 {
529         return;
530 }
531 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
532                                                 int first, int count)
533 {
534         return;
535 }
536 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
537 {
538         return;
539 }
540 #endif
541
542 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
543
544 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
545 do {                                                                    \
546         if (!(assert)) {                                                \
547                 printk(KERN_EMERG                                       \
548                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
549                         function, file, line, # assert);                \
550                 BUG();                                                  \
551         }                                                               \
552 } while (0)
553
554 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
555                                 const char *function, int line)
556 {
557         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
558         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
559         int max;
560         int max2;
561         int i;
562         int j;
563         int k;
564         int count;
565         struct ext4_group_info *grp;
566         int fragments = 0;
567         int fstart;
568         struct list_head *cur;
569         void *buddy;
570         void *buddy2;
571
572         {
573                 static int mb_check_counter;
574                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
575                         return 0;
576         }
577
578         while (order > 1) {
579                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
580                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
581                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
582                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
583                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
584                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
585
586                 count = 0;
587                 for (i = 0; i < max; i++) {
588
589                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
590                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
591                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
592                                         MB_CHECK_ASSERT(
593                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
594                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
595                                         MB_CHECK_ASSERT(
596                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
597                                 }
598                                 continue;
599                         }
600
601                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
602                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
603                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
604
605                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
606                                 k = (i * (1 << order)) + j;
607                                 MB_CHECK_ASSERT(
608                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
609                         }
610                         count++;
611                 }
612                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
613                 order--;
614         }
615
616         fstart = -1;
617         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
618         for (i = 0; i < max; i++) {
619                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
620                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
621                         if (fstart == -1) {
622                                 fragments++;
623                                 fstart = i;
624                         }
625                         continue;
626                 }
627                 fstart = -1;
628                 /* check used bits only */
629                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
630                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
631                         k = i >> j;
632                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
633                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
634                 }
635         }
636         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
637         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
638
639         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
640         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
641                 ext4_group_t groupnr;
642                 struct ext4_prealloc_space *pa;
643                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
644                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
645                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
646                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
647                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
648         }
649         return 0;
650 }
651 #undef MB_CHECK_ASSERT
652 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
653                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
654 #else
655 #define mb_check_buddy(e4b)
656 #endif
657
658 /*
659  * Divide blocks started from @first with length @len into
660  * smaller chunks with power of 2 blocks.
661  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
662  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
663  */
664 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
665                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
666                                         struct ext4_group_info *grp)
667 {
668         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
669         ext4_grpblk_t min;
670         ext4_grpblk_t max;
671         ext4_grpblk_t chunk;
672         unsigned short border;
673
674         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
675
676         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
677
678         while (len > 0) {
679                 /* find how many blocks can be covered since this position */
680                 max = ffs(first | border) - 1;
681
682                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
683                 min = fls(len) - 1;
684
685                 if (max < min)
686                         min = max;
687                 chunk = 1 << min;
688
689                 /* mark multiblock chunks only */
690                 grp->bb_counters[min]++;
691                 if (min > 0)
692                         mb_clear_bit(first >> min,
693                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
694
695                 len -= chunk;
696                 first += chunk;
697         }
698 }
699
700 /*
701  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
702  * group.
703  */
704 static void
705 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
706 {
707         int i;
708         int bits;
709
710         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
711
712         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
713         for (i = bits; i >= 0; i--) {
714                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
715                         grp->bb_largest_free_order = i;
716                         break;
717                 }
718         }
719 }
720
721 static noinline_for_stack
722 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
723                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
724 {
725         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
726         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
727         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
728         ext4_grpblk_t i = 0;
729         ext4_grpblk_t first;
730         ext4_grpblk_t len;
731         unsigned free = 0;
732         unsigned fragments = 0;
733         unsigned long long period = get_cycles();
734
735         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
736          * of on-disk bitmap and preallocations */
737         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
738         grp->bb_first_free = i;
739         while (i < max) {
740                 fragments++;
741                 first = i;
742                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
743                 len = i - first;
744                 free += len;
745                 if (len > 1)
746                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
747                 else
748                         grp->bb_counters[0]++;
749                 if (i < max)
750                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
751         }
752         grp->bb_fragments = fragments;
753
754         if (free != grp->bb_free) {
755                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
756                                       "block bitmap and bg descriptor "
757                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
758                                       free, grp->bb_free);
759                 /*
760                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
761                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
762                  */
763                 grp->bb_free = free;
764                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp))
765                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
766                                            grp->bb_free);
767                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT, &grp->bb_state);
768         }
769         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
770
771         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
772
773         period = get_cycles() - period;
774         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
775         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
776         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
777         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
778 }
779
780 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
781 {
782         int count;
783         int order = 1;
784         void *buddy;
785
786         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
787                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
788         }
789         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
790         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
791                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
792                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
793
794         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
795                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
796 }
797
798 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
799  * for convenience. The information regarding each group
800  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
801  * block bitmap and buddy information. The information are
802  * stored in the inode as
803  *
804  * {                        page                        }
805  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
806  *
807  *
808  * one block each for bitmap and buddy information.
809  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
810  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
811  * So it can have information regarding groups_per_page which
812  * is blocks_per_page/2
813  *
814  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
815  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
816  */
817
818 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
819 {
820         ext4_group_t ngroups;
821         int blocksize;
822         int blocks_per_page;
823         int groups_per_page;
824         int err = 0;
825         int i;
826         ext4_group_t first_group, group;
827         int first_block;
828         struct super_block *sb;
829         struct buffer_head *bhs;
830         struct buffer_head **bh = NULL;
831         struct inode *inode;
832         char *data;
833         char *bitmap;
834         struct ext4_group_info *grinfo;
835
836         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
837
838         inode = page->mapping->host;
839         sb = inode->i_sb;
840         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
841         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
842         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
843
844         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
845         if (groups_per_page == 0)
846                 groups_per_page = 1;
847
848         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
849         if (groups_per_page > 1) {
850                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
851                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
852                 if (bh == NULL) {
853                         err = -ENOMEM;
854                         goto out;
855                 }
856         } else
857                 bh = &bhs;
858
859         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
860
861         /* read all groups the page covers into the cache */
862         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
863                 if (group >= ngroups)
864                         break;
865
866                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
867                 /*
868                  * If page is uptodate then we came here after online resize
869                  * which added some new uninitialized group info structs, so
870                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
871                  * which may be currently in use by an allocating task.
872                  */
873                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
874                         bh[i] = NULL;
875                         continue;
876                 }
877                 bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group);
878                 if (IS_ERR(bh[i])) {
879                         err = PTR_ERR(bh[i]);
880                         bh[i] = NULL;
881                         goto out;
882                 }
883                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
884         }
885
886         /* wait for I/O completion */
887         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
888                 int err2;
889
890                 if (!bh[i])
891                         continue;
892                 err2 = ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]);
893                 if (!err)
894                         err = err2;
895         }
896
897         first_block = page->index * blocks_per_page;
898         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
899                 group = (first_block + i) >> 1;
900                 if (group >= ngroups)
901                         break;
902
903                 if (!bh[group - first_group])
904                         /* skip initialized uptodate buddy */
905                         continue;
906
907                 if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
908                         /* Skip faulty bitmaps */
909                         continue;
910                 err = 0;
911
912                 /*
913                  * data carry information regarding this
914                  * particular group in the format specified
915                  * above
916                  *
917                  */
918                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
919                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
920
921                 /*
922                  * We place the buddy block and bitmap block
923                  * close together
924                  */
925                 if ((first_block + i) & 1) {
926                         /* this is block of buddy */
927                         BUG_ON(incore == NULL);
928                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
929                                 group, page->index, i * blocksize);
930                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
931                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
932                         grinfo->bb_fragments = 0;
933                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
934                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
935                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
936                         /*
937                          * incore got set to the group block bitmap below
938                          */
939                         ext4_lock_group(sb, group);
940                         /* init the buddy */
941                         memset(data, 0xff, blocksize);
942                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
943                         ext4_unlock_group(sb, group);
944                         incore = NULL;
945                 } else {
946                         /* this is block of bitmap */
947                         BUG_ON(incore != NULL);
948                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
949                                 group, page->index, i * blocksize);
950                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
951
952                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
953                         ext4_lock_group(sb, group);
954                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
955
956                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
957                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
958                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
959                         ext4_unlock_group(sb, group);
960
961                         /* set incore so that the buddy information can be
962                          * generated using this
963                          */
964                         incore = data;
965                 }
966         }
967         SetPageUptodate(page);
968
969 out:
970         if (bh) {
971                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
972                         brelse(bh[i]);
973                 if (bh != &bhs)
974                         kfree(bh);
975         }
976         return err;
977 }
978
979 /*
980  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
981  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
982  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
983  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
984  */
985 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
986                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
987 {
988         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
989         int block, pnum, poff;
990         int blocks_per_page;
991         struct page *page;
992
993         e4b->bd_buddy_page = NULL;
994         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
995
996         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
997         /*
998          * the buddy cache inode stores the block bitmap
999          * and buddy information in consecutive blocks.
1000          * So for each group we need two blocks.
1001          */
1002         block = group * 2;
1003         pnum = block / blocks_per_page;
1004         poff = block % blocks_per_page;
1005         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1006         if (!page)
1007                 return -ENOMEM;
1008         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1009         e4b->bd_bitmap_page = page;
1010         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1011
1012         if (blocks_per_page >= 2) {
1013                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1014                 return 0;
1015         }
1016
1017         block++;
1018         pnum = block / blocks_per_page;
1019         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1020         if (!page)
1021                 return -ENOMEM;
1022         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1023         e4b->bd_buddy_page = page;
1024         return 0;
1025 }
1026
1027 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1028 {
1029         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1030                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1031                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1032         }
1033         if (e4b->bd_buddy_page) {
1034                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1035                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1036         }
1037 }
1038
1039 /*
1040  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1041  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1042  * calling this routine!
1043  */
1044 static noinline_for_stack
1045 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1046 {
1047
1048         struct ext4_group_info *this_grp;
1049         struct ext4_buddy e4b;
1050         struct page *page;
1051         int ret = 0;
1052
1053         might_sleep();
1054         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1055         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1056         /*
1057          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1058          * page which map to the group from which we are already
1059          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1060          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1061          * would have pinned buddy page to page cache.
1062          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1063          * page accessed.
1064          */
1065         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1066         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1067                 /*
1068                  * somebody initialized the group
1069                  * return without doing anything
1070                  */
1071                 goto err;
1072         }
1073
1074         page = e4b.bd_bitmap_page;
1075         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1076         if (ret)
1077                 goto err;
1078         if (!PageUptodate(page)) {
1079                 ret = -EIO;
1080                 goto err;
1081         }
1082
1083         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1084                 /*
1085                  * If both the bitmap and buddy are in
1086                  * the same page we don't need to force
1087                  * init the buddy
1088                  */
1089                 ret = 0;
1090                 goto err;
1091         }
1092         /* init buddy cache */
1093         page = e4b.bd_buddy_page;
1094         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1095         if (ret)
1096                 goto err;
1097         if (!PageUptodate(page)) {
1098                 ret = -EIO;
1099                 goto err;
1100         }
1101 err:
1102         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1103         return ret;
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1108  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1109  * calling this routine!
1110  */
1111 static noinline_for_stack int
1112 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1113                                         struct ext4_buddy *e4b)
1114 {
1115         int blocks_per_page;
1116         int block;
1117         int pnum;
1118         int poff;
1119         struct page *page;
1120         int ret;
1121         struct ext4_group_info *grp;
1122         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1123         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1124
1125         might_sleep();
1126         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1127
1128         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1129         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1130
1131         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1132         e4b->bd_info = grp;
1133         e4b->bd_sb = sb;
1134         e4b->bd_group = group;
1135         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1136         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1137
1138         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1139                 /*
1140                  * we need full data about the group
1141                  * to make a good selection
1142                  */
1143                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1144                 if (ret)
1145                         return ret;
1146         }
1147
1148         /*
1149          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1150          * and buddy information in consecutive blocks.
1151          * So for each group we need two blocks.
1152          */
1153         block = group * 2;
1154         pnum = block / blocks_per_page;
1155         poff = block % blocks_per_page;
1156
1157         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1158          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1159         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1160         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1161                 if (page)
1162                         /*
1163                          * drop the page reference and try
1164                          * to get the page with lock. If we
1165                          * are not uptodate that implies
1166                          * somebody just created the page but
1167                          * is yet to initialize the same. So
1168                          * wait for it to initialize.
1169                          */
1170                         page_cache_release(page);
1171                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1172                 if (page) {
1173                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1174                         if (!PageUptodate(page)) {
1175                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1176                                 if (ret) {
1177                                         unlock_page(page);
1178                                         goto err;
1179                                 }
1180                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1181                                                (poff * sb->s_blocksize));
1182                         }
1183                         unlock_page(page);
1184                 }
1185         }
1186         if (page == NULL) {
1187                 ret = -ENOMEM;
1188                 goto err;
1189         }
1190         if (!PageUptodate(page)) {
1191                 ret = -EIO;
1192                 goto err;
1193         }
1194
1195         /* Pages marked accessed already */
1196         e4b->bd_bitmap_page = page;
1197         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1198
1199         block++;
1200         pnum = block / blocks_per_page;
1201         poff = block % blocks_per_page;
1202
1203         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1204         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1205                 if (page)
1206                         page_cache_release(page);
1207                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1208                 if (page) {
1209                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1210                         if (!PageUptodate(page)) {
1211                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1212                                 if (ret) {
1213                                         unlock_page(page);
1214                                         goto err;
1215                                 }
1216                         }
1217                         unlock_page(page);
1218                 }
1219         }
1220         if (page == NULL) {
1221                 ret = -ENOMEM;
1222                 goto err;
1223         }
1224         if (!PageUptodate(page)) {
1225                 ret = -EIO;
1226                 goto err;
1227         }
1228
1229         /* Pages marked accessed already */
1230         e4b->bd_buddy_page = page;
1231         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1232
1233         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1234         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1235
1236         return 0;
1237
1238 err:
1239         if (page)
1240                 page_cache_release(page);
1241         if (e4b->bd_bitmap_page)
1242                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1243         if (e4b->bd_buddy_page)
1244                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1245         e4b->bd_buddy = NULL;
1246         e4b->bd_bitmap = NULL;
1247         return ret;
1248 }
1249
1250 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1251 {
1252         if (e4b->bd_bitmap_page)
1253                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1254         if (e4b->bd_buddy_page)
1255                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1256 }
1257
1258
1259 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1260 {
1261         int order = 1;
1262         int bb_incr = 1 << (e4b->bd_blkbits - 1);
1263         void *bb;
1264
1265         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1266         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1267
1268         bb = e4b->bd_buddy;
1269         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1270                 block = block >> 1;
1271                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1272                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1273                         return order;
1274                 }
1275                 bb += bb_incr;
1276                 bb_incr >>= 1;
1277                 order++;
1278         }
1279         return 0;
1280 }
1281
1282 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1283 {
1284         __u32 *addr;
1285
1286         len = cur + len;
1287         while (cur < len) {
1288                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1289                         /* fast path: clear whole word at once */
1290                         addr = bm + (cur >> 3);
1291                         *addr = 0;
1292                         cur += 32;
1293                         continue;
1294                 }
1295                 mb_clear_bit(cur, bm);
1296                 cur++;
1297         }
1298 }
1299
1300 /* clear bits in given range
1301  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1302  */
1303 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1304 {
1305         __u32 *addr;
1306         int zero_bit = -1;
1307
1308         len = cur + len;
1309         while (cur < len) {
1310                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1311                         /* fast path: clear whole word at once */
1312                         addr = bm + (cur >> 3);
1313                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1314                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1315                         *addr = 0;
1316                         cur += 32;
1317                         continue;
1318                 }
1319                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1320                         zero_bit = cur;
1321                 cur++;
1322         }
1323
1324         return zero_bit;
1325 }
1326
1327 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1328 {
1329         __u32 *addr;
1330
1331         len = cur + len;
1332         while (cur < len) {
1333                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1334                         /* fast path: set whole word at once */
1335                         addr = bm + (cur >> 3);
1336                         *addr = 0xffffffff;
1337                         cur += 32;
1338                         continue;
1339                 }
1340                 mb_set_bit(cur, bm);
1341                 cur++;
1342         }
1343 }
1344
1345 /*
1346  * _________________________________________________________________ */
1347
1348 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1349 {
1350         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1351                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1352                 (*bit) -= side;
1353                 return 1;
1354         }
1355         else {
1356                 (*bit) += side;
1357                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1358                 return -1;
1359         }
1360 }
1361
1362 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1363 {
1364         int max;
1365         int order = 1;
1366         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1367
1368         while (buddy) {
1369                 void *buddy2;
1370
1371                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1372                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1373                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1374                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1375                  * align with upper layer and then go up.
1376                  * Releasing entire group is all about clearing
1377                  * single bit of highest order buddy.
1378                  */
1379
1380                 /* Example:
1381                  * ---------------------------------
1382                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1383                  * ---------------------------------
1384                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1385                  * ---------------------------------
1386                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1387                  *      \_____________________/
1388                  *
1389                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1390                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1391                  * decrease bb_counters and extend range to
1392                  * [0; 6]
1393                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1394                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1395                  * [0; 5].
1396                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1397                  */
1398
1399
1400                 if (first & 1)
1401                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1402                 if (!(last & 1))
1403                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1404                 if (first > last)
1405                         break;
1406                 order++;
1407
1408                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1409                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1410                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1411                         break;
1412                 }
1413                 first >>= 1;
1414                 last >>= 1;
1415                 buddy = buddy2;
1416         }
1417 }
1418
1419 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1420                            int first, int count)
1421 {
1422         int left_is_free = 0;
1423         int right_is_free = 0;
1424         int block;
1425         int last = first + count - 1;
1426         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1427
1428         if (WARN_ON(count == 0))
1429                 return;
1430         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1431         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1432         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1433         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1434                 return;
1435
1436         mb_check_buddy(e4b);
1437         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1438
1439         e4b->bd_info->bb_free += count;
1440         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1441                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1442
1443         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1444          * clear range and then check right neighbour
1445          */
1446         if (first != 0)
1447                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1448         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1449         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1450                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1451
1452         if (unlikely(block != -1)) {
1453                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1454                 ext4_fsblk_t blocknr;
1455
1456                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1457                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1458                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1459                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1460                                       blocknr,
1461                                       "freeing already freed block "
1462                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1463                                       block);
1464                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))
1465                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
1466                                            e4b->bd_info->bb_free);
1467                 /* Mark the block group as corrupt. */
1468                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1469                         &e4b->bd_info->bb_state);
1470                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1471                 goto done;
1472         }
1473
1474         /* let's maintain fragments counter */
1475         if (left_is_free && right_is_free)
1476                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1477         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1478                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1479
1480         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1481          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1482          * zero order checks.
1483          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1484          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1485          */
1486         if (first & 1) {
1487                 first += !left_is_free;
1488                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1489         }
1490         if (!(last & 1)) {
1491                 last -= !right_is_free;
1492                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1493         }
1494
1495         if (first <= last)
1496                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1497
1498 done:
1499         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1500         mb_check_buddy(e4b);
1501 }
1502
1503 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1504                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1505 {
1506         int next = block;
1507         int max, order;
1508         void *buddy;
1509
1510         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1511         BUG_ON(ex == NULL);
1512
1513         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1514         BUG_ON(buddy == NULL);
1515         BUG_ON(block >= max);
1516         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1517                 ex->fe_len = 0;
1518                 ex->fe_start = 0;
1519                 ex->fe_group = 0;
1520                 return 0;
1521         }
1522
1523         /* find actual order */
1524         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1525         block = block >> order;
1526
1527         ex->fe_len = 1 << order;
1528         ex->fe_start = block << order;
1529         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1530
1531         /* calc difference from given start */
1532         next = next - ex->fe_start;
1533         ex->fe_len -= next;
1534         ex->fe_start += next;
1535
1536         while (needed > ex->fe_len &&
1537                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1538
1539                 if (block + 1 >= max)
1540                         break;
1541
1542                 next = (block + 1) * (1 << order);
1543                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1544                         break;
1545
1546                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1547
1548                 block = next >> order;
1549                 ex->fe_len += 1 << order;
1550         }
1551
1552         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1553         return ex->fe_len;
1554 }
1555
1556 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1557 {
1558         int ord;
1559         int mlen = 0;
1560         int max = 0;
1561         int cur;
1562         int start = ex->fe_start;
1563         int len = ex->fe_len;
1564         unsigned ret = 0;
1565         int len0 = len;
1566         void *buddy;
1567
1568         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1569         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1570         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1571         mb_check_buddy(e4b);
1572         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1573
1574         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1575         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1576                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1577
1578         /* let's maintain fragments counter */
1579         if (start != 0)
1580                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1581         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1582                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1583         if (mlen && max)
1584                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1585         else if (!mlen && !max)
1586                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1587
1588         /* let's maintain buddy itself */
1589         while (len) {
1590                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1591
1592                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1593                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1594                         mlen = 1 << ord;
1595                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1596                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1597                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1598                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1599                         start += mlen;
1600                         len -= mlen;
1601                         BUG_ON(len < 0);
1602                         continue;
1603                 }
1604
1605                 /* store for history */
1606                 if (ret == 0)
1607                         ret = len | (ord << 16);
1608
1609                 /* we have to split large buddy */
1610                 BUG_ON(ord <= 0);
1611                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1612                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1613                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1614
1615                 ord--;
1616                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1617                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1618                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1619                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1620                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1621                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1622         }
1623         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1624
1625         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1626         mb_check_buddy(e4b);
1627
1628         return ret;
1629 }
1630
1631 /*
1632  * Must be called under group lock!
1633  */
1634 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1635                                         struct ext4_buddy *e4b)
1636 {
1637         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1638         int ret;
1639
1640         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1641         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1642
1643         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1644         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1645         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1646
1647         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1648          * allocated blocks for history */
1649         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1650
1651         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1652         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1653         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1654
1655         /*
1656          * take the page reference. We want the page to be pinned
1657          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1658          * group until we update the bitmap. That would mean we
1659          * double allocate blocks. The reference is dropped
1660          * in ext4_mb_release_context
1661          */
1662         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1663         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1664         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1665         get_page(ac->ac_buddy_page);
1666         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1667         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1668                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1669                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1670                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1671                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1672         }
1673 }
1674
1675 /*
1676  * regular allocator, for general purposes allocation
1677  */
1678
1679 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1680                                         struct ext4_buddy *e4b,
1681                                         int finish_group)
1682 {
1683         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1684         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1685         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1686         struct ext4_free_extent ex;
1687         int max;
1688
1689         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1690                 return;
1691         /*
1692          * We don't want to scan for a whole year
1693          */
1694         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1695                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1696                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1697                 return;
1698         }
1699
1700         /*
1701          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1702          */
1703         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1704                 return;
1705
1706         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1707                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1708                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1709                  * when it was found (within this lock-unlock
1710                  * period or not) */
1711                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1712                 if (max >= gex->fe_len) {
1713                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1714                         return;
1715                 }
1716         }
1717 }
1718
1719 /*
1720  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1721  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1722  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1723  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1724  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1725  * mballoc can't find good enough extent.
1726  *
1727  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1728  */
1729 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1730                                         struct ext4_free_extent *ex,
1731                                         struct ext4_buddy *e4b)
1732 {
1733         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1734         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1735
1736         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1737         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1738         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1739         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1740
1741         ac->ac_found++;
1742
1743         /*
1744          * The special case - take what you catch first
1745          */
1746         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1747                 *bex = *ex;
1748                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1749                 return;
1750         }
1751
1752         /*
1753          * Let's check whether the chuck is good enough
1754          */
1755         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1756                 *bex = *ex;
1757                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1758                 return;
1759         }
1760
1761         /*
1762          * If this is first found extent, just store it in the context
1763          */
1764         if (bex->fe_len == 0) {
1765                 *bex = *ex;
1766                 return;
1767         }
1768
1769         /*
1770          * If new found extent is better, store it in the context
1771          */
1772         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1773                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1774                  * larger than previous best one is better */
1775                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1776                         *bex = *ex;
1777         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1778                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1779                  * an extent that still satisfy the request, but is
1780                  * smaller than previous one */
1781                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1782                         *bex = *ex;
1783         }
1784
1785         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1786 }
1787
1788 static noinline_for_stack
1789 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1790                                         struct ext4_buddy *e4b)
1791 {
1792         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1793         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1794         int max;
1795         int err;
1796
1797         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1798         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1799         if (err)
1800                 return err;
1801
1802         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1803         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1804
1805         if (max > 0) {
1806                 ac->ac_b_ex = ex;
1807                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1808         }
1809
1810         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1811         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1812
1813         return 0;
1814 }
1815
1816 static noinline_for_stack
1817 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1818                                 struct ext4_buddy *e4b)
1819 {
1820         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1821         int max;
1822         int err;
1823         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1824         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1825         struct ext4_free_extent ex;
1826
1827         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1828                 return 0;
1829         if (grp->bb_free == 0)
1830                 return 0;
1831
1832         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1833         if (err)
1834                 return err;
1835
1836         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1837                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1838                 return 0;
1839         }
1840
1841         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1842         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1843                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1844         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1845
1846         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1847                 ext4_fsblk_t start;
1848
1849                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1850                         ex.fe_start;
1851                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1852                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1853                         ac->ac_found++;
1854                         ac->ac_b_ex = ex;
1855                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1856                 }
1857         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1858                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1859                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1860                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1861                 ac->ac_found++;
1862                 ac->ac_b_ex = ex;
1863                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1864         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1865                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1866                  * number of blocks to an existing extent */
1867                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1868                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1869                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1870                 ac->ac_found++;
1871                 ac->ac_b_ex = ex;
1872                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1873         }
1874         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1875         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1876
1877         return 0;
1878 }
1879
1880 /*
1881  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1882  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1883  */
1884 static noinline_for_stack
1885 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1886                                         struct ext4_buddy *e4b)
1887 {
1888         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1889         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1890         void *buddy;
1891         int i;
1892         int k;
1893         int max;
1894
1895         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1896         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1897                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1898                         continue;
1899
1900                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1901                 BUG_ON(buddy == NULL);
1902
1903                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1904                 BUG_ON(k >= max);
1905
1906                 ac->ac_found++;
1907
1908                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1909                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1910                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1911
1912                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1913
1914                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1915
1916                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1917                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1918
1919                 break;
1920         }
1921 }
1922
1923 /*
1924  * The routine scans the group and measures all found extents.
1925  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1926  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1927  */
1928 static noinline_for_stack
1929 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1930                                         struct ext4_buddy *e4b)
1931 {
1932         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1933         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1934         struct ext4_free_extent ex;
1935         int i;
1936         int free;
1937
1938         free = e4b->bd_info->bb_free;
1939         BUG_ON(free <= 0);
1940
1941         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1942
1943         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1944                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1945                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1946                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1947                         /*
1948                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1949                          * free blocks even though group info says we
1950                          * we have free blocks
1951                          */
1952                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1953                                         "%d free clusters as per "
1954                                         "group info. But bitmap says 0",
1955                                         free);
1956                         break;
1957                 }
1958
1959                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1960                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1961                 if (free < ex.fe_len) {
1962                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1963                                         "%d free clusters as per "
1964                                         "group info. But got %d blocks",
1965                                         free, ex.fe_len);
1966                         /*
1967                          * The number of free blocks differs. This mostly
1968                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1969                          * without claiming the space.
1970                          */
1971                         break;
1972                 }
1973                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1974                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1975
1976                 i += ex.fe_len;
1977                 free -= ex.fe_len;
1978         }
1979
1980         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1981 }
1982
1983 /*
1984  * This is a special case for storages like raid5
1985  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1986  */
1987 static noinline_for_stack
1988 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1989                                  struct ext4_buddy *e4b)
1990 {
1991         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1992         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1993         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1994         struct ext4_free_extent ex;
1995         ext4_fsblk_t first_group_block;
1996         ext4_fsblk_t a;
1997         ext4_grpblk_t i;
1998         int max;
1999
2000         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
2001
2002         /* find first stripe-aligned block in group */
2003         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2004
2005         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2006         do_div(a, sbi->s_stripe);
2007         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2008
2009         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2010                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2011                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2012                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2013                                 ac->ac_found++;
2014                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2015                                 ac->ac_b_ex = ex;
2016                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2017                                 break;
2018                         }
2019                 }
2020                 i += sbi->s_stripe;
2021         }
2022 }
2023
2024 /*
2025  * This is now called BEFORE we load the buddy bitmap.
2026  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2027  * for the allocation or not. In addition it can also return negative
2028  * error code when something goes wrong.
2029  */
2030 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2031                                 ext4_group_t group, int cr)
2032 {
2033         unsigned free, fragments;
2034         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2035         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2036
2037         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2038
2039         free = grp->bb_free;
2040         if (free == 0)
2041                 return 0;
2042         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2043                 return 0;
2044
2045         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2046                 return 0;
2047
2048         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2049         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2050                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
2051                 if (ret)
2052                         return ret;
2053         }
2054
2055         fragments = grp->bb_fragments;
2056         if (fragments == 0)
2057                 return 0;
2058
2059         switch (cr) {
2060         case 0:
2061                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2062
2063                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2064                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2065                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2066                     ((group % flex_size) == 0))
2067                         return 0;
2068
2069                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2070                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2071                         return 1;
2072
2073                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2074                         return 0;
2075
2076                 return 1;
2077         case 1:
2078                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2079                         return 1;
2080                 break;
2081         case 2:
2082                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2083                         return 1;
2084                 break;
2085         case 3:
2086                 return 1;
2087         default:
2088                 BUG();
2089         }
2090
2091         return 0;
2092 }
2093
2094 static noinline_for_stack int
2095 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2096 {
2097         ext4_group_t ngroups, group, i;
2098         int cr;
2099         int err = 0, first_err = 0;
2100         struct ext4_sb_info *sbi;
2101         struct super_block *sb;
2102         struct ext4_buddy e4b;
2103
2104         sb = ac->ac_sb;
2105         sbi = EXT4_SB(sb);
2106         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2107         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2108         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2109                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2110
2111         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2112
2113         /* first, try the goal */
2114         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2115         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2116                 goto out;
2117
2118         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2119                 goto out;
2120
2121         /*
2122          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2123          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2124          * try exact allocation using buddy.
2125          */
2126         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2127         ac->ac_2order = 0;
2128         /*
2129          * We search using buddy data only if the order of the request
2130          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2131          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2132          */
2133         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2134                 /*
2135                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2136                  */
2137                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2138                         ac->ac_2order = i - 1;
2139         }
2140
2141         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2142         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2143                 /* TBD: may be hot point */
2144                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2145                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2146                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2147                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2148         }
2149
2150         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2151         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2152         /*
2153          * cr == 0 try to get exact allocation,
2154          * cr == 3  try to get anything
2155          */
2156 repeat:
2157         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2158                 ac->ac_criteria = cr;
2159                 /*
2160                  * searching for the right group start
2161                  * from the goal value specified
2162                  */
2163                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2164
2165                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2166                         int ret = 0;
2167                         cond_resched();
2168                         /*
2169                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2170                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2171                          */
2172                         if (group >= ngroups)
2173                                 group = 0;
2174
2175                         /* This now checks without needing the buddy page */
2176                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2177                         if (ret <= 0) {
2178                                 if (!first_err)
2179                                         first_err = ret;
2180                                 continue;
2181                         }
2182
2183                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2184                         if (err)
2185                                 goto out;
2186
2187                         ext4_lock_group(sb, group);
2188
2189                         /*
2190                          * We need to check again after locking the
2191                          * block group
2192                          */
2193                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2194                         if (ret <= 0) {
2195                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2196                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2197                                 if (!first_err)
2198                                         first_err = ret;
2199                                 continue;
2200                         }
2201
2202                         ac->ac_groups_scanned++;
2203                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2204                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2205                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2206                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2207                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2208                         else
2209                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2210
2211                         ext4_unlock_group(sb, group);
2212                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2213
2214                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2215                                 break;
2216                 }
2217         }
2218
2219         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2220             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2221                 /*
2222                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2223                  * the best chunk we've found so far
2224                  */
2225
2226                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2227                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2228                         /*
2229                          * Someone more lucky has already allocated it.
2230                          * The only thing we can do is just take first
2231                          * found block(s)
2232                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2233                          */
2234                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2235                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2236                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2237                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2238                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2239                         cr = 3;
2240                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2241                         goto repeat;
2242                 }
2243         }
2244 out:
2245         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2246                 err = first_err;
2247         return err;
2248 }
2249
2250 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2251 {
2252         struct super_block *sb = seq->private;
2253         ext4_group_t group;
2254
2255         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2256                 return NULL;
2257         group = *pos + 1;
2258         return (void *) ((unsigned long) group);
2259 }
2260
2261 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2262 {
2263         struct super_block *sb = seq->private;
2264         ext4_group_t group;
2265
2266         ++*pos;
2267         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2268                 return NULL;
2269         group = *pos + 1;
2270         return (void *) ((unsigned long) group);
2271 }
2272
2273 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2274 {
2275         struct super_block *sb = seq->private;
2276         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2277         int i;
2278         int err, buddy_loaded = 0;
2279         struct ext4_buddy e4b;
2280         struct ext4_group_info *grinfo;
2281         struct sg {
2282                 struct ext4_group_info info;
2283                 ext4_grpblk_t counters[16];
2284         } sg;
2285
2286         group--;
2287         if (group == 0)
2288                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2289                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2290                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]");
2291
2292         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2293                 sizeof(struct ext4_group_info);
2294         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2295         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2296         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2297                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2298                 if (err) {
2299                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2300                         return 0;
2301                 }
2302                 buddy_loaded = 1;
2303         }
2304
2305         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2306
2307         if (buddy_loaded)
2308                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2309
2310         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2311                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2312         for (i = 0; i <= 13; i++)
2313                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2314                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2315         seq_printf(seq, " ]\n");
2316
2317         return 0;
2318 }
2319
2320 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2321 {
2322 }
2323
2324 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2325         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2326         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2327         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2328         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2329 };
2330
2331 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2332 {
2333         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2334         int rc;
2335
2336         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2337         if (rc == 0) {
2338                 struct seq_file *m = file->private_data;
2339                 m->private = sb;
2340         }
2341         return rc;
2342
2343 }
2344
2345 const struct file_operations ext4_seq_mb_groups_fops = {
2346         .owner          = THIS_MODULE,
2347         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2348         .read           = seq_read,
2349         .llseek         = seq_lseek,
2350         .release        = seq_release,
2351 };
2352
2353 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2354 {
2355         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2356         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2357
2358         BUG_ON(!cachep);
2359         return cachep;
2360 }
2361
2362 /*
2363  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2364  * of groups
2365  */
2366 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2367 {
2368         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2369         unsigned size;
2370         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2371
2372         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2373                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2374         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2375                 return 0;
2376
2377         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2378         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2379         if (!new_groupinfo) {
2380                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2381                 return -ENOMEM;
2382         }
2383         if (sbi->s_group_info) {
2384                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2385                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2386                 kvfree(sbi->s_group_info);
2387         }
2388         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2389         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2390         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2391                    sbi->s_group_info_size);
2392         return 0;
2393 }
2394
2395 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2396 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2397                           struct ext4_group_desc *desc)
2398 {
2399         int i;
2400         int metalen = 0;
2401         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2402         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2403         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2404
2405         /*
2406          * First check if this group is the first of a reserved block.
2407          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2408          * to ext4_group_info structures
2409          */
2410         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2411                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2412                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2413                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2414                 if (meta_group_info == NULL) {
2415                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2416                                  "for a buddy group");
2417                         goto exit_meta_group_info;
2418                 }
2419                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2420                         meta_group_info;
2421         }
2422
2423         meta_group_info =
2424                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2425         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2426
2427         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2428         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2429                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2430                 goto exit_group_info;
2431         }
2432         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2433                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2434
2435         /*
2436          * initialize bb_free to be able to skip
2437          * empty groups without initialization
2438          */
2439         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2440                 meta_group_info[i]->bb_free =
2441                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2442         } else {
2443                 meta_group_info[i]->bb_free =
2444                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2445         }
2446
2447         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2448         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2449         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2450         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2451
2452 #ifdef DOUBLE_CHECK
2453         {
2454                 struct buffer_head *bh;
2455                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2456                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2457                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2458                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2459                 BUG_ON(IS_ERR_OR_NULL(bh));
2460                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2461                         sb->s_blocksize);
2462                 put_bh(bh);
2463         }
2464 #endif
2465
2466         return 0;
2467
2468 exit_group_info:
2469         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2470         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2471                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2472                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2473         }
2474 exit_meta_group_info:
2475         return -ENOMEM;
2476 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2477
2478 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2479 {
2480         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2481         ext4_group_t i;
2482         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2483         int err;
2484         struct ext4_group_desc *desc;
2485         struct kmem_cache *cachep;
2486
2487         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2488         if (err)
2489                 return err;
2490
2491         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2492         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2493                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2494                 goto err_freesgi;
2495         }
2496         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2497          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2498          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2499          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2500         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2501         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2502         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2503                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2504                 if (desc == NULL) {
2505                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2506                         goto err_freebuddy;
2507                 }
2508                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2509                         goto err_freebuddy;
2510         }
2511
2512         return 0;
2513
2514 err_freebuddy:
2515         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2516         while (i-- > 0)
2517                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2518         i = sbi->s_group_info_size;
2519         while (i-- > 0)
2520                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2521         iput(sbi->s_buddy_cache);
2522 err_freesgi:
2523         kvfree(sbi->s_group_info);
2524         return -ENOMEM;
2525 }
2526
2527 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2528 {
2529         int i;
2530
2531         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2532                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2533                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2534                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2535         }
2536 }
2537
2538 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2539 {
2540         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2541         int slab_size;
2542         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2543         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2544         struct kmem_cache *cachep;
2545
2546         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2547                 return -EINVAL;
2548
2549         if (unlikely(cache_index < 0))
2550                 cache_index = 0;
2551
2552         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2553         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2554                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2555                 return 0;       /* Already created */
2556         }
2557
2558         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2559                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2560
2561         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2562                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2563                                         NULL);
2564
2565         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2566
2567         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2568         if (!cachep) {
2569                 printk(KERN_EMERG
2570                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2571                 return -ENOMEM;
2572         }
2573
2574         return 0;
2575 }
2576
2577 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2578 {
2579         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2580         unsigned i, j;
2581         unsigned offset, offset_incr;
2582         unsigned max;
2583         int ret;
2584
2585         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2586
2587         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2588         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2589                 ret = -ENOMEM;
2590                 goto out;
2591         }
2592
2593         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2594         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2595         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2596                 ret = -ENOMEM;
2597                 goto out;
2598         }
2599
2600         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2601         if (ret < 0)
2602                 goto out;
2603
2604         /* order 0 is regular bitmap */
2605         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2606         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2607
2608         i = 1;
2609         offset = 0;
2610         offset_incr = 1 << (sb->s_blocksize_bits - 1);
2611         max = sb->s_blocksize << 2;
2612         do {
2613                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2614                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2615                 offset += offset_incr;
2616                 offset_incr = offset_incr >> 1;
2617                 max = max >> 1;
2618                 i++;
2619         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2620
2621         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2622         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2623
2624         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2625         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2626         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2627         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2628         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2629         /*
2630          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2631          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2632          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2633          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2634          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2635          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2636          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2637          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2638          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2639          * which seems reasonable as a default.
2640          */
2641         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2642                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2643         /*
2644          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2645          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2646          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2647          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2648          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2649          * the stripes.
2650          */
2651         if (sbi->s_stripe > 1) {
2652                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2653                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2654         }
2655
2656         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2657         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2658                 ret = -ENOMEM;
2659                 goto out;
2660         }
2661         for_each_possible_cpu(i) {
2662                 struct ext4_locality_group *lg;
2663                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2664                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2665                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2666                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2667                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2668         }
2669
2670         /* init file for buddy data */
2671         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2672         if (ret != 0)
2673                 goto out_free_locality_groups;
2674
2675         return 0;
2676
2677 out_free_locality_groups:
2678         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2679         sbi->s_locality_groups = NULL;
2680 out:
2681         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2682         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2683         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2684         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2685         return ret;
2686 }
2687
2688 /* need to called with the ext4 group lock held */
2689 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2690 {
2691         struct ext4_prealloc_space *pa;
2692         struct list_head *cur, *tmp;
2693         int count = 0;
2694
2695         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2696                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2697                 list_del(&pa->pa_group_list);
2698                 count++;
2699                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2700         }
2701         if (count)
2702                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2703
2704 }
2705
2706 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2707 {
2708         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2709         ext4_group_t i;
2710         int num_meta_group_infos;
2711         struct ext4_group_info *grinfo;
2712         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2713         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2714
2715         if (sbi->s_group_info) {
2716                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2717                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2718 #ifdef DOUBLE_CHECK
2719                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2720 #endif
2721                         ext4_lock_group(sb, i);
2722                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2723                         ext4_unlock_group(sb, i);
2724                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2725                 }
2726                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2727                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2728                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2729                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2730                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2731                 kvfree(sbi->s_group_info);
2732         }
2733         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2734         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2735         iput(sbi->s_buddy_cache);
2736         if (sbi->s_mb_stats) {
2737                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2738                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2739                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2740                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2741                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2742                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2743                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2744                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2745                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2746                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2747                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2748                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2749                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2750                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2751                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2752                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2753                                 sbi->s_mb_generation_time);
2754                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2755                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2756                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2757                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2758         }
2759
2760         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2761
2762         return 0;
2763 }
2764
2765 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2766                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2767 {
2768         ext4_fsblk_t discard_block;
2769
2770         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2771                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2772         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2773         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2774                         (unsigned long long) discard_block, count);
2775         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2776 }
2777
2778 /*
2779  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2780  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2781  */
2782 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2783                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2784                                     int rc)
2785 {
2786         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2787         struct ext4_buddy e4b;
2788         struct ext4_group_info *db;
2789         int err, count = 0, count2 = 0;
2790
2791         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2792                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2793
2794         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2795                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2796                                          entry->efd_start_cluster,
2797                                          entry->efd_count);
2798                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2799                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2800                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2801                                  " with %d", entry->efd_group,
2802                                  entry->efd_start_cluster,
2803                                  entry->efd_count, err);
2804         }
2805
2806         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2807         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2808         BUG_ON(err != 0);
2809
2810
2811         db = e4b.bd_info;
2812         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2813         count += entry->efd_count;
2814         count2++;
2815         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2816         /* Take it out of per group rb tree */
2817         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2818         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2819
2820         /*
2821          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2822          * ext4_trim_fs can trim it.
2823          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2824          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2825          */
2826         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2827                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2828
2829         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2830                 /* No more items in the per group rb tree
2831                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2832                  */
2833                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2834                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2835         }
2836         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2837         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2838         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2839
2840         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2841 }
2842
2843 int __init ext4_init_mballoc(void)
2844 {
2845         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2846                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2847         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2848                 return -ENOMEM;
2849
2850         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2851                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2852         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2853                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2854                 return -ENOMEM;
2855         }
2856
2857         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2858                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2859         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2860                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2861                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2862                 return -ENOMEM;
2863         }
2864         return 0;
2865 }
2866
2867 void ext4_exit_mballoc(void)
2868 {
2869         /*
2870          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2871          * before destroying the slab cache.
2872          */
2873         rcu_barrier();
2874         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2875         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2876         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2877         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2878 }
2879
2880
2881 /*
2882  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2883  * Returns 0 if success or error code
2884  */
2885 static noinline_for_stack int
2886 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2887                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2888 {
2889         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2890         struct ext4_group_desc *gdp;
2891         struct buffer_head *gdp_bh;
2892         struct ext4_sb_info *sbi;
2893         struct super_block *sb;
2894         ext4_fsblk_t block;
2895         int err, len;
2896
2897         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2898         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2899
2900         sb = ac->ac_sb;
2901         sbi = EXT4_SB(sb);
2902
2903         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2904         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
2905                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
2906                 bitmap_bh = NULL;
2907                 goto out_err;
2908         }
2909
2910         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2911         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2912         if (err)
2913                 goto out_err;
2914
2915         err = -EIO;
2916         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2917         if (!gdp)
2918                 goto out_err;
2919
2920         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2921                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2922
2923         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2924         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2925         if (err)
2926                 goto out_err;
2927
2928         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2929
2930         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2931         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2932                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2933                            "fs metadata", block, block+len);
2934                 /* File system mounted not to panic on error
2935                  * Fix the bitmap and return EFSCORRUPTED
2936                  * We leak some of the blocks here.
2937                  */
2938                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2939                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2940                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2941                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2942                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2943                 if (!err)
2944                         err = -EFSCORRUPTED;
2945                 goto out_err;
2946         }
2947
2948         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2949 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2950         {
2951                 int i;
2952                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2953                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2954                                                 bitmap_bh->b_data));
2955                 }
2956         }
2957 #endif
2958         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2959                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2960         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2961                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2962                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2963                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2964                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2965         }
2966         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2967         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2968         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2969         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2970
2971         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2972         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2973         /*
2974          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2975          */
2976         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2977                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2978                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2979                                    reserv_clstrs);
2980
2981         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2982                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2983                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2984                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2985                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2986         }
2987
2988         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2989         if (err)
2990                 goto out_err;
2991         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2992
2993 out_err:
2994         brelse(bitmap_bh);
2995         return err;
2996 }
2997
2998 /*
2999  * here we normalize request for locality group
3000  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
3001  * s_strip if we set the same via mount option.
3002  * s_mb_group_prealloc can be configured via
3003  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
3004  *
3005  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3006  */
3007 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3008 {
3009         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3010         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3011
3012         BUG_ON(lg == NULL);
3013         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3014         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
3015                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
3016 }
3017
3018 /*
3019  * Normalization means making request better in terms of
3020  * size and alignment
3021  */
3022 static noinline_for_stack void
3023 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3024                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3025 {
3026         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3027         int bsbits, max;
3028         ext4_lblk_t end;
3029         loff_t size, start_off;
3030         loff_t orig_size __maybe_unused;
3031         ext4_lblk_t start;
3032         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3033         struct ext4_prealloc_space *pa;
3034
3035         /* do normalize only data requests, metadata requests
3036            do not need preallocation */
3037         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3038                 return;
3039
3040         /* sometime caller may want exact blocks */
3041         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3042                 return;
3043
3044         /* caller may indicate that preallocation isn't
3045          * required (it's a tail, for example) */
3046         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3047                 return;
3048
3049         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3050                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3051                 return ;
3052         }
3053
3054         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3055
3056         /* first, let's learn actual file size
3057          * given current request is allocated */
3058         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3059         size = size << bsbits;
3060         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3061                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3062         orig_size = size;
3063
3064         /* max size of free chunks */
3065         max = 2 << bsbits;
3066
3067 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3068                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3069
3070         /* first, try to predict filesize */
3071         /* XXX: should this table be tunable? */
3072         start_off = 0;
3073         if (size <= 16 * 1024) {
3074                 size = 16 * 1024;
3075         } else if (size <= 32 * 1024) {
3076                 size = 32 * 1024;
3077         } else if (size <= 64 * 1024) {
3078                 size = 64 * 1024;
3079         } else if (size <= 128 * 1024) {
3080                 size = 128 * 1024;
3081         } else if (size <= 256 * 1024) {
3082                 size = 256 * 1024;
3083         } else if (size <= 512 * 1024) {
3084                 size = 512 * 1024;
3085         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3086                 size = 1024 * 1024;
3087         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3088                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3089                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3090                 size = 2 * 1024 * 1024;
3091         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3092                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3093                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3094                 size = 4 * 1024 * 1024;
3095         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3096                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3097                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3098                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3099                 size = 8 * 1024 * 1024;
3100         } else {
3101                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3102                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3103                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3104         }
3105         size = size >> bsbits;
3106         start = start_off >> bsbits;
3107
3108         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3109         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3110                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3111                 start = ar->lleft + 1;
3112         }
3113         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3114                 size -= start + size - ar->lright;
3115
3116         end = start + size;
3117
3118         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3119         rcu_read_lock();
3120         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3121                 ext4_lblk_t pa_end;
3122
3123                 if (pa->pa_deleted)
3124                         continue;
3125                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3126                 if (pa->pa_deleted) {
3127                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3128                         continue;
3129                 }
3130
3131                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3132                                                   pa->pa_len);
3133
3134                 /* PA must not overlap original request */
3135                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3136                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3137
3138                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3139                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3140                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3141                         continue;
3142                 }
3143                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3144
3145                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3146                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3147                         BUG_ON(pa_end < start);
3148                         start = pa_end;
3149                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3150                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3151                         end = pa->pa_lstart;
3152                 }
3153                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3154         }
3155         rcu_read_unlock();
3156         size = end - start;
3157
3158         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3159         rcu_read_lock();
3160         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3161                 ext4_lblk_t pa_end;
3162
3163                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3164                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3165                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3166                                                           pa->pa_len);
3167                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3168                 }
3169                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3170         }
3171         rcu_read_unlock();
3172
3173         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3174                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3175                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3176                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3177                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3178                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3179                 BUG();
3180         }
3181         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3182
3183         /* now prepare goal request */
3184
3185         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3186          * placement or satisfy big request as is */
3187         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3188         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3189
3190         /* define goal start in order to merge */
3191         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3192                 /* merge to the right */
3193                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3194                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3195                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3196                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3197         }
3198         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3199                 /* merge to the left */
3200                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3201                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3202                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3203                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3204         }
3205
3206         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3207                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3208 }
3209
3210 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3211 {
3212         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3213
3214         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3215                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3216                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3217                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3218                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3219                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3220                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3221                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3222                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3223                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3224                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3225         }
3226
3227         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3228                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3229         else
3230                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3231 }
3232
3233 /*
3234  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3235  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3236  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3237  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3238  */
3239 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3240 {
3241         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3242         struct ext4_buddy e4b;
3243         int err;
3244
3245         if (pa == NULL) {
3246                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3247                         return;
3248                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3249                 if (err) {
3250                         /*
3251                          * This should never happen since we pin the
3252                          * pages in the ext4_allocation_context so
3253                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3254                          */
3255                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3256                         return;
3257                 }
3258                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3259                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3260                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3261                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3262                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3263                 return;
3264         }
3265         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3266                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3267 }
3268
3269 /*
3270  * use blocks preallocated to inode
3271  */
3272 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3273                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3274 {
3275         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3276         ext4_fsblk_t start;
3277         ext4_fsblk_t end;
3278         int len;
3279
3280         /* found preallocated blocks, use them */
3281         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3282         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3283                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3284         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3285         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3286                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3287         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3288         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3289         ac->ac_pa = pa;
3290
3291         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3292         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3293         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3294         pa->pa_free -= len;
3295
3296         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3297 }
3298
3299 /*
3300  * use blocks preallocated to locality group
3301  */
3302 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3303                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3304 {
3305         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3306
3307         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3308                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3309                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3310         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3311         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3312         ac->ac_pa = pa;
3313
3314         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3315          * possible race when the group is being loaded concurrently
3316          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3317          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3318          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3319          */
3320         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3321 }
3322
3323 /*
3324  * Return the prealloc space that have minimal distance
3325  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3326  * space that is having currently known minimal distance
3327  * from the goal block.
3328  */
3329 static struct ext4_prealloc_space *
3330 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3331                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3332                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3333 {
3334         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3335
3336         if (cpa == NULL) {
3337                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3338                 return pa;
3339         }
3340         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3341         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3342
3343         if (cur_distance <= new_distance)
3344                 return cpa;
3345
3346         /* drop the previous reference */
3347         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3348         atomic_inc(&pa->pa_count);
3349         return pa;
3350 }
3351
3352 /*
3353  * search goal blocks in preallocated space
3354  */
3355 static noinline_for_stack int
3356 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3357 {
3358         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3359         int order, i;
3360         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3361         struct ext4_locality_group *lg;
3362         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3363         ext4_fsblk_t goal_block;
3364
3365         /* only data can be preallocated */
3366         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3367                 return 0;
3368
3369         /* first, try per-file preallocation */
3370         rcu_read_lock();
3371         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3372
3373                 /* all fields in this condition don't change,
3374                  * so we can skip locking for them */
3375                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3376                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3377                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3378                         continue;
3379
3380                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3381                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3382                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3383                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3384                         continue;
3385
3386                 /* found preallocated blocks, use them */
3387                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3388                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3389                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3390                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3391                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3392                         ac->ac_criteria = 10;
3393                         rcu_read_unlock();
3394                         return 1;
3395                 }
3396                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3397         }
3398         rcu_read_unlock();
3399
3400         /* can we use group allocation? */
3401         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3402                 return 0;
3403
3404         /* inode may have no locality group for some reason */
3405         lg = ac->ac_lg;
3406         if (lg == NULL)
3407                 return 0;
3408         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3409         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3410                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3411                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3412
3413         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3414         /*
3415          * search for the prealloc space that is having
3416          * minimal distance from the goal block.
3417          */
3418         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3419                 rcu_read_lock();
3420                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3421                                         pa_inode_list) {
3422                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3423                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3424                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3425
3426                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3427                                                                 pa, cpa);
3428                         }
3429                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3430                 }
3431                 rcu_read_unlock();
3432         }
3433         if (cpa) {
3434                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3435                 ac->ac_criteria = 20;
3436                 return 1;
3437         }
3438         return 0;
3439 }
3440
3441 /*
3442  * the function goes through all block freed in the group
3443  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3444  * buddy must be generated from this bitmap
3445  * Need to be called with the ext4 group lock held
3446  */
3447 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3448                                                 ext4_group_t group)
3449 {
3450         struct rb_node *n;
3451         struct ext4_group_info *grp;
3452         struct ext4_free_data *entry;
3453
3454         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3455         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3456
3457         while (n) {
3458                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3459                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3460                 n = rb_next(n);
3461         }
3462         return;
3463 }
3464
3465 /*
3466  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3467  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3468  * Need to be called with ext4 group lock held
3469  */
3470 static noinline_for_stack
3471 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3472                                         ext4_group_t group)
3473 {
3474         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3475         struct ext4_prealloc_space *pa;
3476         struct list_head *cur;
3477         ext4_group_t groupnr;
3478         ext4_grpblk_t start;
3479         int preallocated = 0;
3480         int len;
3481
3482         /* all form of preallocation discards first load group,
3483          * so the only competing code is preallocation use.
3484          * we don't need any locking here
3485          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3486          * otherwise we could leave used blocks available for
3487          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3488          * is dropping preallocation
3489          */
3490         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3491                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3492                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3493                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3494                                              &groupnr, &start);
3495                 len = pa->pa_len;
3496                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3497                 if (unlikely(len == 0))
3498                         continue;
3499                 BUG_ON(groupnr != group);
3500                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3501                 preallocated += len;
3502         }
3503         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3504 }
3505
3506 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3507 {
3508         struct ext4_prealloc_space *pa;
3509         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3510
3511         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3512         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3513         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3514 }
3515
3516 /*
3517  * drops a reference to preallocated space descriptor
3518  * if this was the last reference and the space is consumed
3519  */
3520 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3521                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3522 {
3523         ext4_group_t grp;
3524         ext4_fsblk_t grp_blk;
3525
3526         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3527         spin_lock(&pa->pa_lock);
3528         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3529                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3530                 return;
3531         }
3532
3533         if (pa->pa_deleted == 1) {
3534                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3535                 return;
3536         }
3537
3538         pa->pa_deleted = 1;
3539         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3540
3541         grp_blk = pa->pa_pstart;
3542         /*
3543          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3544          * next group when pa is used up
3545          */
3546         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3547                 grp_blk--;
3548
3549         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3550
3551         /*
3552          * possible race:
3553          *
3554          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3555          *                                      find block B in PA
3556          *  copy on-disk bitmap to buddy
3557          *                                      mark B in on-disk bitmap
3558          *                                      drop PA from group
3559          *  mark all PAs in buddy
3560          *
3561          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3562          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3563          * against that pair
3564          */
3565         ext4_lock_group(sb, grp);
3566         list_del(&pa->pa_group_list);
3567         ext4_unlock_group(sb, grp);
3568
3569         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3570         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3571         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3572
3573         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3574 }
3575
3576 /*
3577  * creates new preallocated space for given inode
3578  */
3579 static noinline_for_stack int
3580 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3581 {
3582         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3583         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3584         struct ext4_prealloc_space *pa;
3585         struct ext4_group_info *grp;
3586         struct ext4_inode_info *ei;
3587
3588         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3589         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3590         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3591         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3592
3593         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3594         if (pa == NULL)
3595                 return -ENOMEM;
3596
3597         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3598                 int winl;
3599                 int wins;
3600                 int win;
3601                 int offs;
3602
3603                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3604                  * so, found space must get proper lstart
3605                  * to cover original request */
3606                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3607                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3608
3609                 /* we're limited by original request in that
3610                  * logical block must be covered any way
3611                  * winl is window we can move our chunk within */
3612                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3613
3614                 /* also, we should cover whole original request */
3615                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3616
3617                 /* the smallest one defines real window */
3618                 win = min(winl, wins);
3619
3620                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3621                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3622                 if (offs && offs < win)
3623                         win = offs;
3624
3625                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3626                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3627                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3628                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3629         }
3630
3631         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3632          * allocated blocks for history */
3633         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3634
3635         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3636         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3637         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3638         pa->pa_free = pa->pa_len;
3639         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3640         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3641         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3642         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3643         pa->pa_deleted = 0;
3644         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3645
3646         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3647                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3648         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3649
3650         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3651         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3652
3653         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3654         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3655
3656         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3657         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3658
3659         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3660         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3661         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3662
3663         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3664         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3665         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3666
3667         return 0;
3668 }
3669
3670 /*
3671  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3672  */
3673 static noinline_for_stack int
3674 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3675 {
3676         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3677         struct ext4_locality_group *lg;
3678         struct ext4_prealloc_space *pa;
3679         struct ext4_group_info *grp;
3680
3681         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3682         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3683         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3684         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3685
3686         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3687         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3688         if (pa == NULL)
3689                 return -ENOMEM;
3690
3691         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3692          * allocated blocks for history */
3693         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3694
3695         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3696         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3697         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3698         pa->pa_free = pa->pa_len;
3699         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3700         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3701         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3702         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3703         pa->pa_deleted = 0;
3704         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3705
3706         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3707                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3708         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3709
3710         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3711         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3712
3713         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3714         lg = ac->ac_lg;
3715         BUG_ON(lg == NULL);
3716
3717         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3718         pa->pa_inode = NULL;
3719
3720         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3721         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3722         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3723
3724         /*
3725          * We will later add the new pa to the right bucket
3726          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3727          */
3728         return 0;
3729 }
3730
3731 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3732 {
3733         int err;
3734
3735         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3736                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3737         else
3738                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3739         return err;
3740 }
3741
3742 /*
3743  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3744  * in-core bitmap and buddy.
3745  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3746  * nobody else can find/use it.
3747  * the caller MUST hold group/inode locks.
3748  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3749  */
3750 static noinline_for_stack int
3751 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3752                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3753 {
3754         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3755         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3756         unsigned int end;
3757         unsigned int next;
3758         ext4_group_t group;
3759         ext4_grpblk_t bit;
3760         unsigned long long grp_blk_start;
3761         int err = 0;
3762         int free = 0;
3763
3764         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3765         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3766         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3767         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3768         end = bit + pa->pa_len;
3769
3770         while (bit < end) {
3771                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3772                 if (bit >= end)
3773                         break;
3774                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3775                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3776                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3777                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3778                 free += next - bit;
3779
3780                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3781                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3782                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3783                                                next - bit);
3784                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3785                 bit = next + 1;
3786         }
3787         if (free != pa->pa_free) {
3788                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3789                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3790                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3791                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3792                          (unsigned long) pa->pa_len);
3793                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3794                                         free, pa->pa_free);
3795                 /*
3796                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3797                  * from the bitmap and continue.
3798                  */
3799         }
3800         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3801
3802         return err;
3803 }
3804
3805 static noinline_for_stack int
3806 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3807                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3808 {
3809         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3810         ext4_group_t group;
3811         ext4_grpblk_t bit;
3812
3813         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3814         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3815         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3816         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3817         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3818         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3819         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3820
3821         return 0;
3822 }
3823
3824 /*
3825  * releases all preallocations in given group
3826  *
3827  * first, we need to decide discard policy:
3828  * - when do we discard
3829  *   1) ENOSPC
3830  * - how many do we discard
3831  *   1) how many requested
3832  */
3833 static noinline_for_stack int
3834 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3835                                         ext4_group_t group, int needed)
3836 {
3837         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3838         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3839         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3840         struct list_head list;
3841         struct ext4_buddy e4b;
3842         int err;
3843         int busy = 0;
3844         int free = 0;
3845
3846         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3847
3848         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3849                 return 0;
3850
3851         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3852         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3853                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3854                 ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
3855                            err, group);
3856                 return 0;
3857         }
3858
3859         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3860         if (err) {
3861                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3862                 put_bh(bitmap_bh);
3863                 return 0;
3864         }
3865
3866         if (needed == 0)
3867                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3868
3869         INIT_LIST_HEAD(&list);
3870 repeat:
3871         ext4_lock_group(sb, group);
3872         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3873                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3874                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3875                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3876                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3877                         busy = 1;
3878                         continue;
3879                 }
3880                 if (pa->pa_deleted) {
3881                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3882                         continue;
3883                 }
3884
3885                 /* seems this one can be freed ... */
3886                 pa->pa_deleted = 1;
3887
3888                 /* we can trust pa_free ... */
3889                 free += pa->pa_free;
3890
3891                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3892
3893                 list_del(&pa->pa_group_list);
3894                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3895         }
3896
3897         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3898         if (free < needed && busy) {
3899                 busy = 0;
3900                 ext4_unlock_group(sb, group);
3901                 cond_resched();
3902                 goto repeat;
3903         }
3904
3905         /* found anything to free? */
3906         if (list_empty(&list)) {
3907                 BUG_ON(free != 0);
3908                 goto out;
3909         }
3910
3911         /* now free all selected PAs */
3912         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3913
3914                 /* remove from object (inode or locality group) */
3915                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3916                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3917                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3918
3919                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3920                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3921                 else
3922                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3923
3924                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3925                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3926         }
3927
3928 out:
3929         ext4_unlock_group(sb, group);
3930         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3931         put_bh(bitmap_bh);
3932         return free;
3933 }
3934
3935 /*
3936  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3937  *
3938  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3939  * We don't want another block to be served from the prealloc
3940  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3941  *
3942  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3943  */
3944 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3945 {
3946         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3947         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3948         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3949         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3950         ext4_group_t group = 0;
3951         struct list_head list;
3952         struct ext4_buddy e4b;
3953         int err;
3954
3955         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3956                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3957                 return;
3958         }
3959
3960         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3961         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3962
3963         INIT_LIST_HEAD(&list);
3964
3965 repeat:
3966         /* first, collect all pa's in the inode */
3967         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3968         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3969                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3970                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3971                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3972                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3973                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3974                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3975                          * use preallocation while we're discarding it */
3976                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3977                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3978                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3979                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3980                         WARN_ON(1);
3981                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3982                         goto repeat;
3983
3984                 }
3985                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3986                         pa->pa_deleted = 1;
3987                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3988                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3989                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3990                         continue;
3991                 }
3992
3993                 /* someone is deleting pa right now */
3994                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3995                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3996
3997                 /* we have to wait here because pa_deleted
3998                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3999                  * the list. as we might be called from
4000                  * ->clear_inode() the inode will get freed
4001                  * and concurrent thread which is unlinking
4002                  * pa from inode's list may access already
4003                  * freed memory, bad-bad-bad */
4004
4005                 /* XXX: if this happens too often, we can
4006                  * add a flag to force wait only in case
4007                  * of ->clear_inode(), but not in case of
4008                  * regular truncate */
4009                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4010                 goto repeat;
4011         }
4012         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4013
4014         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4015                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4016                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4017
4018                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4019                 if (err) {
4020                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4021                                         group);
4022                         continue;
4023                 }
4024
4025                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4026                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4027                         err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4028                         ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
4029                                         err, group);
4030                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4031                         continue;
4032                 }
4033
4034                 ext4_lock_group(sb, group);
4035                 list_del(&pa->pa_group_list);
4036                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4037                 ext4_unlock_group(sb, group);
4038
4039                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4040                 put_bh(bitmap_bh);
4041
4042                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4043                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4044         }
4045 }
4046
4047 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4048 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4049 {
4050         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4051         ext4_group_t ngroups, i;
4052
4053         if (!ext4_mballoc_debug ||
4054             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4055                 return;
4056
4057         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4058                         " Allocation context details:");
4059         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4060                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4061         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4062                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4063                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4064                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4065                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4066                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4067                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4068                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4069                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4070                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4071                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4072                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4073                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4074                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4075                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4076                         (int)ac->ac_criteria);
4077         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4078         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4079         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4080         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4081                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4082                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4083                 ext4_grpblk_t start;
4084                 struct list_head *cur;
4085                 ext4_lock_group(sb, i);
4086                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4087                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4088                                         pa_group_list);
4089                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4090                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4091                                                      NULL, &start);
4092                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4093                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4094                                start, pa->pa_len);
4095                 }
4096                 ext4_unlock_group(sb, i);
4097
4098                 if (grp->bb_free == 0)
4099                         continue;
4100                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4101                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4102         }
4103         printk(KERN_ERR "\n");
4104 }
4105 #else
4106 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4107 {
4108         return;
4109 }
4110 #endif
4111
4112 /*
4113  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4114  * file is determined by the current size or the resulting size after
4115  * allocation which ever is larger
4116  *
4117  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4118  */
4119 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4120 {
4121         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4122         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4123         loff_t size, isize;
4124
4125         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4126                 return;
4127
4128         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4129                 return;
4130
4131         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4132         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4133                 >> bsbits;
4134
4135         if ((size == isize) &&
4136             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4137             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4138                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4139                 return;
4140         }
4141
4142         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4143                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4144                 return;
4145         }
4146
4147         /* don't use group allocation for large files */
4148         size = max(size, isize);
4149         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4150                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4151                 return;
4152         }
4153
4154         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4155         /*
4156          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4157          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4158          * request from multiple CPUs.
4159          */
4160         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4161
4162         /* we're going to use group allocation */
4163         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4164
4165         /* serialize all allocations in the group */
4166         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4167 }
4168
4169 static noinline_for_stack int
4170 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4171                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4172 {
4173         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4174         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4175         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4176         ext4_group_t group;
4177         unsigned int len;
4178         ext4_fsblk_t goal;
4179         ext4_grpblk_t block;
4180
4181         /* we can't allocate > group size */
4182         len = ar->len;
4183
4184         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4185         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4186                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4187
4188         /* start searching from the goal */
4189         goal = ar->goal;
4190         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4191                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4192                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4193         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4194
4195         /* set up allocation goals */
4196         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4197         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4198         ac->ac_sb = sb;
4199         ac->ac_inode = ar->inode;
4200         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4201         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4202         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4203         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4204         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4205         ac->ac_flags = ar->flags;
4206
4207         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4208          * locality group. this is a policy, actually */
4209         ext4_mb_group_or_file(ac);
4210
4211         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4212                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4213                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4214                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4215                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4216                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4217                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4218         return 0;
4219
4220 }
4221
4222 static noinline_for_stack void
4223 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4224                                         struct ext4_locality_group *lg,
4225                                         int order, int total_entries)
4226 {
4227         ext4_group_t group = 0;
4228         struct ext4_buddy e4b;
4229         struct list_head discard_list;
4230         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4231
4232         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4233
4234         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4235
4236         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4237         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4238                                                 pa_inode_list) {
4239                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4240                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4241                         /*
4242                          * This is the pa that we just used
4243                          * for block allocation. So don't
4244                          * free that
4245                          */
4246                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4247                         continue;
4248                 }
4249                 if (pa->pa_deleted) {
4250                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4251                         continue;
4252                 }
4253                 /* only lg prealloc space */
4254                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4255
4256                 /* seems this one can be freed ... */
4257                 pa->pa_deleted = 1;
4258                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4259
4260                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4261                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4262
4263                 total_entries--;
4264                 if (total_entries <= 5) {
4265                         /*
4266                          * we want to keep only 5 entries
4267                          * allowing it to grow to 8. This
4268                          * mak sure we don't call discard
4269                          * soon for this list.
4270                          */
4271                         break;
4272                 }
4273         }
4274         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4275
4276         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4277
4278                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4279                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4280                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4281                                         group);
4282                         continue;
4283                 }
4284                 ext4_lock_group(sb, group);
4285                 list_del(&pa->pa_group_list);
4286                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4287                 ext4_unlock_group(sb, group);
4288
4289                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4290                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4291                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4292         }
4293 }
4294
4295 /*
4296  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4297  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4298  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4299  *
4300  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4301  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4302  */
4303
4304 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4305 {
4306         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4307         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4308         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4309         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4310
4311         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4312         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4313                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4314                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4315         /* Add the prealloc space to lg */
4316         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4317         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4318                                                 pa_inode_list) {
4319                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4320                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4321                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4322                         continue;
4323                 }
4324                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4325                         /* Add to the tail of the previous entry */
4326                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4327                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4328                         added = 1;
4329                         /*
4330                          * we want to count the total
4331                          * number of entries in the list
4332                          */
4333                 }
4334                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4335                 lg_prealloc_count++;
4336         }
4337         if (!added)
4338                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4339                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4340         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4341
4342         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4343         if (lg_prealloc_count > 8) {
4344                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4345                                                   order, lg_prealloc_count);
4346                 return;
4347         }
4348         return ;
4349 }
4350
4351 /*
4352  * release all resource we used in allocation
4353  */
4354 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4355 {
4356         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4357         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4358         if (pa) {
4359                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4360                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4361                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4362                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4363                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4364                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4365                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4366                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4367                 }
4368         }
4369         if (pa) {
4370                 /*
4371                  * We want to add the pa to the right bucket.
4372                  * Remove it from the list and while adding
4373                  * make sure the list to which we are adding
4374                  * doesn't grow big.
4375                  */
4376                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4377                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4378                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4379                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4380                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4381                 }
4382                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4383         }
4384         if (ac->ac_bitmap_page)
4385                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4386         if (ac->ac_buddy_page)
4387                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4388         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4389                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4390         ext4_mb_collect_stats(ac);
4391         return 0;
4392 }
4393
4394 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4395 {
4396         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4397         int ret;
4398         int freed = 0;
4399
4400         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4401         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4402                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4403                 freed += ret;
4404                 needed -= ret;
4405         }
4406
4407         return freed;
4408 }
4409
4410 /*
4411  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4412  * it tries to use preallocation first, then falls back
4413  * to usual allocation
4414  */
4415 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4416                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4417 {
4418         int freed;
4419         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4420         struct ext4_sb_info *sbi;
4421         struct super_block *sb;
4422         ext4_fsblk_t block = 0;
4423         unsigned int inquota = 0;
4424         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4425
4426         might_sleep();
4427         sb = ar->inode->i_sb;
4428         sbi = EXT4_SB(sb);
4429
4430         trace_ext4_request_blocks(ar);
4431
4432         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4433         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4434                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4435
4436         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4437                 /* Without delayed allocation we need to verify
4438                  * there is enough free blocks to do block allocation
4439                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4440                  */
4441                 while (ar->len &&
4442                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4443
4444                         /* let others to free the space */
4445                         cond_resched();
4446                         ar->len = ar->len >> 1;
4447                 }
4448                 if (!ar->len) {
4449                         *errp = -ENOSPC;
4450                         return 0;
4451                 }
4452                 reserv_clstrs = ar->len;
4453                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4454                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4455                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4456                 } else {
4457                         while (ar->len &&
4458                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4459                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4460
4461                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4462                                 ar->len--;
4463                         }
4464                 }
4465                 inquota = ar->len;
4466                 if (ar->len == 0) {
4467                         *errp = -EDQUOT;
4468                         goto out;
4469                 }
4470         }
4471
4472         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4473         if (!ac) {
4474                 ar->len = 0;
4475                 *errp = -ENOMEM;
4476                 goto out;
4477         }
4478
4479         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4480         if (*errp) {
4481                 ar->len = 0;
4482                 goto out;
4483         }
4484
4485         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4486         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4487                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4488                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4489 repeat:
4490                 /* allocate space in core */
4491                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4492                 if (*errp)
4493                         goto discard_and_exit;
4494
4495                 /* as we've just preallocated more space than
4496                  * user requested originally, we store allocated
4497                  * space in a special descriptor */
4498                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4499                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4500                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4501                 if (*errp) {
4502                 discard_and_exit:
4503                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4504                         goto errout;
4505                 }
4506         }
4507         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4508                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4509                 if (*errp) {
4510                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4511                         goto errout;
4512                 } else {
4513                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4514                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4515                 }
4516         } else {
4517                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4518                 if (freed)
4519                         goto repeat;
4520                 *errp = -ENOSPC;
4521         }
4522
4523 errout:
4524         if (*errp) {
4525                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4526                 ar->len = 0;
4527                 ext4_mb_show_ac(ac);
4528         }
4529         ext4_mb_release_context(ac);
4530 out:
4531         if (ac)
4532                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4533         if (inquota && ar->len < inquota)
4534                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4535         if (!ar->len) {
4536                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4537                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4538                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4539                                                 reserv_clstrs);
4540         }
4541
4542         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4543
4544         return block;
4545 }
4546
4547 /*
4548  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4549  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4550  * AND the blocks are associated with the same group.
4551  */
4552 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4553                         struct ext4_free_data *entry2)
4554 {
4555         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4556             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4557             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4558                 return 1;
4559         return 0;
4560 }
4561
4562 static noinline_for_stack int
4563 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4564                       struct ext4_free_data *new_entry)
4565 {
4566         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4567         ext4_grpblk_t cluster;
4568         struct ext4_free_data *entry;
4569         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4570         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4571         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4572         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4573         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4574
4575         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4576         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4577         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4578
4579         new_node = &new_entry->efd_node;
4580         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4581
4582         if (!*n) {
4583                 /* first free block exent. We need to
4584                    protect buddy cache from being freed,
4585                  * otherwise we'll refresh it from
4586                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4587                  * blocks */
4588                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4589                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4590         }
4591         while (*n) {
4592                 parent = *n;
4593                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4594                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4595                         n = &(*n)->rb_left;
4596                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4597                         n = &(*n)->rb_right;
4598                 else {
4599                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4600                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4601                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4602                                 "Block already on to-be-freed list");
4603                         return 0;
4604                 }
4605         }
4606
4607         rb_link_node(new_node, parent, n);
4608         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4609
4610         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4611         node = rb_prev(new_node);
4612         if (node) {
4613                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4614                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4615                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4616                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4617                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4618                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4619                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4620                 }
4621         }
4622
4623         node = rb_next(new_node);
4624         if (node) {
4625                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4626                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4627                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4628                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4629                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4630                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4631                 }
4632         }
4633         /* Add the extent to transaction's private list */
4634         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4635                                   &new_entry->efd_jce);
4636         return 0;
4637 }
4638
4639 /**
4640  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4641  * @handle:             handle for this transaction
4642  * @inode:              inode
4643  * @block:              start physical block to free
4644  * @count:              number of blocks to count
4645  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4646  */
4647 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4648                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4649                       unsigned long count, int flags)
4650 {
4651         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4652         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4653         struct ext4_group_desc *gdp;
4654         unsigned int overflow;
4655         ext4_grpblk_t bit;
4656         struct buffer_head *gd_bh;
4657         ext4_group_t block_group;
4658         struct ext4_sb_info *sbi;
4659         struct ext4_buddy e4b;
4660         unsigned int count_clusters;
4661         int err = 0;
4662         int ret;
4663
4664         might_sleep();
4665         if (bh) {
4666                 if (block)
4667                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4668                 else
4669                         block = bh->b_blocknr;
4670         }
4671
4672         sbi = EXT4_SB(sb);
4673         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4674             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4675                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4676                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4677                 goto error_return;
4678         }
4679
4680         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4681         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4682
4683         if (bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4684                 BUG_ON(count > 1);
4685
4686                 ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4687                             inode, bh, block);
4688         }
4689
4690         /*
4691          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4692          * after the transaction is committed, which we can do by
4693          * treating the block as metadata, below.  We make an
4694          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4695          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4696          */
4697         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4698                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4699
4700         /*
4701          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4702          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4703          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4704          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4705          * requested to avoid doing so.
4706          */
4707         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4708         if (overflow) {
4709                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4710                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4711                         block += overflow;
4712                         if (count > overflow)
4713                                 count -= overflow;
4714                         else
4715                                 return;
4716                 } else {
4717                         block -= overflow;
4718                         count += overflow;
4719                 }
4720         }
4721         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4722         if (overflow) {
4723                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4724                         if (count > overflow)
4725                                 count -= overflow;
4726                         else
4727                                 return;
4728                 } else
4729                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4730         }
4731
4732         if (!bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4733                 int i;
4734
4735                 for (i = 0; i < count; i++) {
4736                         cond_resched();
4737                         bh = sb_find_get_block(inode->i_sb, block + i);
4738                         if (!bh)
4739                                 continue;
4740                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4741                                     inode, bh, block + i);
4742                 }
4743         }
4744
4745 do_more:
4746         overflow = 0;
4747         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4748
4749         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4750                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4751                 return;
4752
4753         /*
4754          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4755          * boundary.
4756          */
4757         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4758                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4759                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4760                 count -= overflow;
4761         }
4762         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4763         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4764         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4765                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4766                 bitmap_bh = NULL;
4767                 goto error_return;
4768         }
4769         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4770         if (!gdp) {
4771                 err = -EIO;
4772                 goto error_return;
4773         }
4774
4775         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4776             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4777             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4778                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4779             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4780                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4781
4782                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4783                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4784                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4785                 goto error_return;
4786         }
4787
4788         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4789         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4790         if (err)
4791                 goto error_return;
4792
4793         /*
4794          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4795          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4796          * using it
4797          */
4798         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4799         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4800         if (err)
4801                 goto error_return;
4802 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4803         {
4804                 int i;
4805                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4806                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4807         }
4808 #endif
4809         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4810
4811         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4812         if (err)
4813                 goto error_return;
4814
4815         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4816                 struct ext4_free_data *new_entry;
4817                 /*
4818                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4819                  * be used until this transaction is committed
4820                  *
4821                  * We use __GFP_NOFAIL because ext4_free_blocks() is not allowed
4822                  * to fail.
4823                  */
4824                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep,
4825                                 GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4826                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4827                 new_entry->efd_group = block_group;
4828                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4829                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4830
4831                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4832                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4833                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4834         } else {
4835                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4836                  * with group lock held. generate_buddy look at
4837                  * them with group lock_held
4838                  */
4839                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4840                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4841                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4842                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4843                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4844                                          " with %d", block_group, bit, count,
4845                                          err);
4846                 } else
4847                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4848
4849                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4850                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4851                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4852         }
4853
4854         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4855         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4856         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4857         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4858         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4859
4860         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4861                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4862                 atomic64_add(count_clusters,
4863                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4864         }
4865
4866         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4867                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4868         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4869
4870         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4871
4872         /* We dirtied the bitmap block */
4873         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4874         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4875
4876         /* And the group descriptor block */
4877         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4878         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4879         if (!err)
4880                 err = ret;
4881
4882         if (overflow && !err) {
4883                 block += count;
4884                 count = overflow;
4885                 put_bh(bitmap_bh);
4886                 goto do_more;
4887         }
4888 error_return:
4889         brelse(bitmap_bh);
4890         ext4_std_error(sb, err);
4891         return;
4892 }
4893
4894 /**
4895  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4896  * @handle:                     handle to this transaction
4897  * @sb:                         super block
4898  * @block:                      start physical block to add to the block group
4899  * @count:                      number of blocks to free
4900  *
4901  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4902  */
4903 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4904                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4905 {
4906         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4907         struct buffer_head *gd_bh;
4908         ext4_group_t block_group;
4909         ext4_grpblk_t bit;
4910         unsigned int i;
4911         struct ext4_group_desc *desc;
4912         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4913         struct ext4_buddy e4b;
4914         int err = 0, ret, blk_free_count;
4915         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4916
4917         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4918
4919         if (count == 0)
4920                 return 0;
4921
4922         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4923         /*
4924          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4925          * boundary.
4926          */
4927         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4928                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4929                              block_group);
4930                 err = -EINVAL;
4931                 goto error_return;
4932         }
4933
4934         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4935         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4936                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4937                 bitmap_bh = NULL;
4938                 goto error_return;
4939         }
4940
4941         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4942         if (!desc) {
4943                 err = -EIO;
4944                 goto error_return;
4945         }
4946
4947         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4948             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4949             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4950             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4951                      sbi->s_itb_per_group)) {
4952                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4953                            "Block = %llu, count = %lu",
4954                            block, count);
4955                 err = -EINVAL;
4956                 goto error_return;
4957         }
4958
4959         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4960         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4961         if (err)
4962                 goto error_return;
4963
4964         /*
4965          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4966          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4967          * using it
4968          */
4969         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4970         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4971         if (err)
4972                 goto error_return;
4973
4974         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4975                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4976                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4977                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4978                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4979                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4980                 } else {
4981                         blocks_freed++;
4982                 }
4983         }
4984
4985         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4986         if (err)
4987                 goto error_return;
4988
4989         /*
4990          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4991          * with group lock held. generate_buddy look at
4992          * them with group lock_held
4993          */
4994         ext4_lock_group(sb, block_group);
4995         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4996         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4997         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4998         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4999         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
5000         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
5001         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5002         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
5003                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
5004
5005         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5006                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
5007                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
5008                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
5009         }
5010
5011         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5012
5013         /* We dirtied the bitmap block */
5014         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5015         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5016
5017         /* And the group descriptor block */
5018         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5019         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5020         if (!err)
5021                 err = ret;
5022
5023 error_return:
5024         brelse(bitmap_bh);
5025         ext4_std_error(sb, err);
5026         return err;
5027 }
5028
5029 /**
5030  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5031  * @sb:         super block for the file system
5032  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5033  * @count:      number of blocks to TRIM
5034  * @group:      alloc. group we are working with
5035  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5036  *
5037  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5038  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5039  * be called with under the group lock.
5040  */
5041 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5042                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5043 __releases(bitlock)
5044 __acquires(bitlock)
5045 {
5046         struct ext4_free_extent ex;
5047         int ret = 0;
5048
5049         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5050
5051         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5052
5053         ex.fe_start = start;
5054         ex.fe_group = group;
5055         ex.fe_len = count;
5056
5057         /*
5058          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5059          * being trimmed.
5060          */
5061         mb_mark_used(e4b, &ex);
5062         ext4_unlock_group(sb, group);
5063         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
5064         ext4_lock_group(sb, group);
5065         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5066         return ret;
5067 }
5068
5069 /**
5070  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5071  * @sb:                 super block for file system
5072  * @group:              group to be trimmed
5073  * @start:              first group block to examine
5074  * @max:                last group block to examine
5075  * @minblocks:          minimum extent block count
5076  *
5077  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5078  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5079  * the extent.
5080  *
5081  *
5082  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5083  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5084  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5085  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5086  */
5087 static ext4_grpblk_t
5088 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5089                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5090                    ext4_grpblk_t minblocks)
5091 {
5092         void *bitmap;
5093         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5094         struct ext4_buddy e4b;
5095         int ret = 0;
5096
5097         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5098
5099         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5100         if (ret) {
5101                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5102                                 "information for %u", group);
5103                 return ret;
5104         }
5105         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5106
5107         ext4_lock_group(sb, group);
5108         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5109             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5110                 goto out;
5111
5112         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5113                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5114
5115         while (start <= max) {
5116                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5117                 if (start > max)
5118                         break;
5119                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5120
5121                 if ((next - start) >= minblocks) {
5122                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5123                                                next - start, group, &e4b);
5124                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5125                                 break;
5126                         ret = 0;
5127                         count += next - start;
5128                 }
5129                 free_count += next - start;
5130                 start = next + 1;
5131
5132                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5133                         count = -ERESTARTSYS;
5134                         break;
5135                 }
5136
5137                 if (need_resched()) {
5138                         ext4_unlock_group(sb, group);
5139                         cond_resched();
5140                         ext4_lock_group(sb, group);
5141                 }
5142
5143                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5144                         break;
5145         }
5146
5147         if (!ret) {
5148                 ret = count;
5149                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5150         }
5151 out:
5152         ext4_unlock_group(sb, group);
5153         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5154
5155         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5156                 count, group);
5157
5158         return ret;
5159 }
5160
5161 /**
5162  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5163  * @sb:                 superblock for filesystem
5164  * @range:              fstrim_range structure
5165  *
5166  * start:       First Byte to trim
5167  * len:         number of Bytes to trim from start
5168  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5169  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5170  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5171  * is invoked to trim all free space.
5172  */
5173 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5174 {
5175         struct ext4_group_info *grp;
5176         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5177         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5178         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5179         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5180                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5181         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5182         int ret = 0;
5183
5184         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5185         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5186         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5187                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5188
5189         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5190             start >= max_blks ||
5191             range->len < sb->s_blocksize)
5192                 return -EINVAL;
5193         if (end >= max_blks)
5194                 end = max_blks - 1;
5195         if (end <= first_data_blk)
5196                 goto out;
5197         if (start < first_data_blk)
5198                 start = first_data_blk;
5199
5200         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5201         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5202                                      &first_group, &first_cluster);
5203         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5204                                      &last_group, &last_cluster);
5205
5206         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5207         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5208
5209         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5210                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5211                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5212                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5213                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5214                         if (ret)
5215                                 break;
5216                 }
5217
5218                 /*
5219                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5220                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5221                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5222                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5223                  */
5224                 if (group == last_group)
5225                         end = last_cluster;
5226
5227                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5228                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5229                                                 end, minlen);
5230                         if (cnt < 0) {
5231                                 ret = cnt;
5232                                 break;
5233                         }
5234                         trimmed += cnt;
5235                 }
5236
5237                 /*
5238                  * For every group except the first one, we are sure
5239                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5240                  */
5241                 first_cluster = 0;
5242         }
5243
5244         if (!ret)
5245                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5246
5247 out:
5248         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5249         return ret;
5250 }