Merge tag 'core-rcu-2020-06-01' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6-microblaze.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
4  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
5  */
6
7
8 /*
9  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
10  */
11
12 #include "ext4_jbd2.h"
13 #include "mballoc.h"
14 #include <linux/log2.h>
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/nospec.h>
18 #include <linux/backing-dev.h>
19 #include <trace/events/ext4.h>
20
21 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
22 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
23
24 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
25 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
26 #endif
27
28 /*
29  * MUSTDO:
30  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
31  *   - search for metadata in few groups
32  *
33  * TODO v4:
34  *   - normalization should take into account whether file is still open
35  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
36  *   - don't normalize tails
37  *   - quota
38  *   - reservation for superuser
39  *
40  * TODO v3:
41  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
42  *   - track min/max extents in each group for better group selection
43  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
44  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
45  *   - error handling
46  */
47
48 /*
49  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
50  * near to the goal(block) value specified.
51  *
52  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
53  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
54  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
55  * would have after allocation, or the current file size, which ever
56  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
57  * select to use the group preallocation. The default value of
58  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
59  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
60  * terms of number of blocks.
61  *
62  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
63  * ensure that we have small files closer together on the disk.
64  *
65  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
66  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
67  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
68  * represented as:
69  *
70  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
71  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
72  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
73  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
74  *
75  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
76  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
77  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
78  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
79  *
80  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
81  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
82  * pa_free.
83  *
84  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
85  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
86  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
87  *
88  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
89  *
90  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
91  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
92  *
93  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
94  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
95  *
96  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
97  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
98  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
99  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
100  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
101  * we can access them through the page cache. The information regarding
102  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
103  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
104  * inode as:
105  *
106  *  {                        page                        }
107  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
108  *
109  *
110  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
111  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_SIZE /
112  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
113  * which is blocks_per_page/2
114  *
115  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
116  * away when the filesystem is unmounted.
117  *
118  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
119  * to locate that many free blocks we return with additional information
120  * regarding rest of the contiguous physical block available
121  *
122  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
123  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
124  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
125  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
126  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
127  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
128  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
129  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
130  * 512 blocks. This can be tuned via
131  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
132  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
133  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
134  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
135  * greater than the default mb_group_prealloc.
136  *
137  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
138  *
139  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
140  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
141  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
142  *
143  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
144  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
145  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
146  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
147  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
148  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
149  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
150  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
151  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
152  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
153  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
154  * the group specified as the goal value in allocation context via
155  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
156  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
157  * checked.
158  *
159  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
160  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
161  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
162  * subsequent request.
163  */
164
165 /*
166  * mballoc operates on the following data:
167  *  - on-disk bitmap
168  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
169  *  - preallocation descriptors (PAs)
170  *
171  * there are two types of preallocations:
172  *  - inode
173  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
174  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
175  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
176  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
177  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
178  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
179  *    also means that freeing any block within descriptor's range
180  *    must discard all preallocated blocks.
181  *  - locality group
182  *    assigned to specific locality group which does not translate to
183  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
184  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
185  *    it's consumed from the beginning to the end.
186  *
187  * relation between them can be expressed as:
188  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
189  *
190  * this mean blocks mballoc considers used are:
191  *  - allocated blocks (persistent)
192  *  - preallocated blocks (non-persistent)
193  *
194  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
195  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
196  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
197  *
198  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
199  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
200  *
201  * all operations can be expressed as:
202  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
203  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
204  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
205  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
206  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
207  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
208  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
209  *        is used in real operation because we can't know actual used
210  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
211  *
212  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
213  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
214  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
215  * the following knowledge:
216  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
217  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
218  *     nobody can re-allocate that block
219  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
220  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
221  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
222  *     block
223  *
224  * so, now we're building a concurrency table:
225  *  - init buddy vs.
226  *    - new PA
227  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
228  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
229  *    - use inode PA
230  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
231  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
232  *    - discard inode PA
233  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
234  *    - use locality group PA
235  *      again PA-=N must be serialized with init
236  *    - discard locality group PA
237  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
238  *  - new PA vs.
239  *    - use inode PA
240  *      i_data_sem serializes them
241  *    - discard inode PA
242  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
243  *    - use locality group PA
244  *      some mutex should serialize them
245  *    - discard locality group PA
246  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
247  *  - use inode PA
248  *    - use inode PA
249  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
250  *    - discard inode PA
251  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
252  *    - use locality group PA
253  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
254  *    - discard locality group PA
255  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
256  *
257  * now we're ready to make few consequences:
258  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
259  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
260  *  - PA changes only after on-disk bitmap
261  *  - discard must not compete with init. either init is done before
262  *    any discard or they're serialized somehow
263  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
264  *
265  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
266  * in this case, but we should care about concurrent init
267  *
268  */
269
270  /*
271  * Logic in few words:
272  *
273  *  - allocation:
274  *    load group
275  *    find blocks
276  *    mark bits in on-disk bitmap
277  *    release group
278  *
279  *  - use preallocation:
280  *    find proper PA (per-inode or group)
281  *    load group
282  *    mark bits in on-disk bitmap
283  *    release group
284  *    release PA
285  *
286  *  - free:
287  *    load group
288  *    mark bits in on-disk bitmap
289  *    release group
290  *
291  *  - discard preallocations in group:
292  *    mark PAs deleted
293  *    move them onto local list
294  *    load on-disk bitmap
295  *    load group
296  *    remove PA from object (inode or locality group)
297  *    mark free blocks in-core
298  *
299  *  - discard inode's preallocations:
300  */
301
302 /*
303  * Locking rules
304  *
305  * Locks:
306  *  - bitlock on a group        (group)
307  *  - object (inode/locality)   (object)
308  *  - per-pa lock               (pa)
309  *
310  * Paths:
311  *  - new pa
312  *    object
313  *    group
314  *
315  *  - find and use pa:
316  *    pa
317  *
318  *  - release consumed pa:
319  *    pa
320  *    group
321  *    object
322  *
323  *  - generate in-core bitmap:
324  *    group
325  *        pa
326  *
327  *  - discard all for given object (inode, locality group):
328  *    object
329  *        pa
330  *    group
331  *
332  *  - discard all for given group:
333  *    group
334  *        pa
335  *    group
336  *        object
337  *
338  */
339 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
340 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
341 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
342
343 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
344  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
345  * each unique s_blocksize_bits */
346 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
347 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
348
349 static const char * const ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
350         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
351         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
352         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
353 };
354
355 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
356                                         ext4_group_t group);
357 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
358                                                 ext4_group_t group);
359
360 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
361 {
362 #if BITS_PER_LONG == 64
363         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
364         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
365 #elif BITS_PER_LONG == 32
366         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
367         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
368 #else
369 #error "how many bits you are?!"
370 #endif
371         return addr;
372 }
373
374 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
375 {
376         /*
377          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
378          * needs unsigned long aligned address
379          */
380         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
381         return ext4_test_bit(bit, addr);
382 }
383
384 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
385 {
386         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
387         ext4_set_bit(bit, addr);
388 }
389
390 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
391 {
392         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
393         ext4_clear_bit(bit, addr);
394 }
395
396 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
397 {
398         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
399         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
400 }
401
402 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
403 {
404         int fix = 0, ret, tmpmax;
405         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
406         tmpmax = max + fix;
407         start += fix;
408
409         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
410         if (ret > max)
411                 return max;
412         return ret;
413 }
414
415 static inline int mb_find_next_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_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
423         if (ret > max)
424                 return max;
425         return ret;
426 }
427
428 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
429 {
430         char *bb;
431
432         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
433         BUG_ON(max == NULL);
434
435         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
436                 *max = 0;
437                 return NULL;
438         }
439
440         /* at order 0 we see each particular block */
441         if (order == 0) {
442                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
443                 return e4b->bd_bitmap;
444         }
445
446         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
447         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
448
449         return bb;
450 }
451
452 #ifdef DOUBLE_CHECK
453 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
454                            int first, int count)
455 {
456         int i;
457         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
458
459         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
460                 return;
461         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
462         for (i = 0; i < count; i++) {
463                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
464                         ext4_fsblk_t blocknr;
465
466                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
467                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
468                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
469                                               inode ? inode->i_ino : 0,
470                                               blocknr,
471                                               "freeing block already freed "
472                                               "(bit %u)",
473                                               first + i);
474                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
475                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
476                 }
477                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
478         }
479 }
480
481 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
482 {
483         int i;
484
485         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
486                 return;
487         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
488         for (i = 0; i < count; i++) {
489                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
490                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
491         }
492 }
493
494 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
495 {
496         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
497                 unsigned char *b1, *b2;
498                 int i;
499                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
500                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
501                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
502                         if (b1[i] != b2[i]) {
503                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
504                                          "corruption in group %u "
505                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
506                                          "on disk/prealloc",
507                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
508                                 BUG();
509                         }
510                 }
511         }
512 }
513
514 #else
515 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
516                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
517 {
518         return;
519 }
520 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
521                                                 int first, int count)
522 {
523         return;
524 }
525 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
526 {
527         return;
528 }
529 #endif
530
531 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
532
533 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
534 do {                                                                    \
535         if (!(assert)) {                                                \
536                 printk(KERN_EMERG                                       \
537                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
538                         function, file, line, # assert);                \
539                 BUG();                                                  \
540         }                                                               \
541 } while (0)
542
543 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
544                                 const char *function, int line)
545 {
546         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
547         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
548         int max;
549         int max2;
550         int i;
551         int j;
552         int k;
553         int count;
554         struct ext4_group_info *grp;
555         int fragments = 0;
556         int fstart;
557         struct list_head *cur;
558         void *buddy;
559         void *buddy2;
560
561         {
562                 static int mb_check_counter;
563                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
564                         return 0;
565         }
566
567         while (order > 1) {
568                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
569                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
570                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
571                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
572                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
573                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
574
575                 count = 0;
576                 for (i = 0; i < max; i++) {
577
578                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
579                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
580                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
581                                         MB_CHECK_ASSERT(
582                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
583                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
584                                         MB_CHECK_ASSERT(
585                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
586                                 }
587                                 continue;
588                         }
589
590                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
591                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
592                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
593
594                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
595                                 k = (i * (1 << order)) + j;
596                                 MB_CHECK_ASSERT(
597                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
598                         }
599                         count++;
600                 }
601                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
602                 order--;
603         }
604
605         fstart = -1;
606         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
607         for (i = 0; i < max; i++) {
608                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
609                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
610                         if (fstart == -1) {
611                                 fragments++;
612                                 fstart = i;
613                         }
614                         continue;
615                 }
616                 fstart = -1;
617                 /* check used bits only */
618                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
619                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
620                         k = i >> j;
621                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
622                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
623                 }
624         }
625         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
626         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
627
628         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
629         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
630                 ext4_group_t groupnr;
631                 struct ext4_prealloc_space *pa;
632                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
633                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
634                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
635                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
636                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
637         }
638         return 0;
639 }
640 #undef MB_CHECK_ASSERT
641 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
642                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
643 #else
644 #define mb_check_buddy(e4b)
645 #endif
646
647 /*
648  * Divide blocks started from @first with length @len into
649  * smaller chunks with power of 2 blocks.
650  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
651  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
652  */
653 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
654                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
655                                         struct ext4_group_info *grp)
656 {
657         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
658         ext4_grpblk_t min;
659         ext4_grpblk_t max;
660         ext4_grpblk_t chunk;
661         unsigned int border;
662
663         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
664
665         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
666
667         while (len > 0) {
668                 /* find how many blocks can be covered since this position */
669                 max = ffs(first | border) - 1;
670
671                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
672                 min = fls(len) - 1;
673
674                 if (max < min)
675                         min = max;
676                 chunk = 1 << min;
677
678                 /* mark multiblock chunks only */
679                 grp->bb_counters[min]++;
680                 if (min > 0)
681                         mb_clear_bit(first >> min,
682                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
683
684                 len -= chunk;
685                 first += chunk;
686         }
687 }
688
689 /*
690  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
691  * group.
692  */
693 static void
694 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
695 {
696         int i;
697         int bits;
698
699         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
700
701         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
702         for (i = bits; i >= 0; i--) {
703                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
704                         grp->bb_largest_free_order = i;
705                         break;
706                 }
707         }
708 }
709
710 static noinline_for_stack
711 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
712                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
713 {
714         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
715         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
716         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
717         ext4_grpblk_t i = 0;
718         ext4_grpblk_t first;
719         ext4_grpblk_t len;
720         unsigned free = 0;
721         unsigned fragments = 0;
722         unsigned long long period = get_cycles();
723
724         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
725          * of on-disk bitmap and preallocations */
726         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
727         grp->bb_first_free = i;
728         while (i < max) {
729                 fragments++;
730                 first = i;
731                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
732                 len = i - first;
733                 free += len;
734                 if (len > 1)
735                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
736                 else
737                         grp->bb_counters[0]++;
738                 if (i < max)
739                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
740         }
741         grp->bb_fragments = fragments;
742
743         if (free != grp->bb_free) {
744                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
745                                       "block bitmap and bg descriptor "
746                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
747                                       free, grp->bb_free);
748                 /*
749                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
750                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
751                  */
752                 grp->bb_free = free;
753                 ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, group,
754                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
755         }
756         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
757
758         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
759
760         period = get_cycles() - period;
761         spin_lock(&sbi->s_bal_lock);
762         sbi->s_mb_buddies_generated++;
763         sbi->s_mb_generation_time += period;
764         spin_unlock(&sbi->s_bal_lock);
765 }
766
767 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
768 {
769         int count;
770         int order = 1;
771         void *buddy;
772
773         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
774                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
775         }
776         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
777         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
778                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
779                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
780
781         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
782                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
783 }
784
785 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
786  * for convenience. The information regarding each group
787  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
788  * block bitmap and buddy information. The information are
789  * stored in the inode as
790  *
791  * {                        page                        }
792  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
793  *
794  *
795  * one block each for bitmap and buddy information.
796  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
797  * contain blocks_per_page (PAGE_SIZE / blocksize)  blocks.
798  * So it can have information regarding groups_per_page which
799  * is blocks_per_page/2
800  *
801  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
802  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
803  */
804
805 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore, gfp_t gfp)
806 {
807         ext4_group_t ngroups;
808         int blocksize;
809         int blocks_per_page;
810         int groups_per_page;
811         int err = 0;
812         int i;
813         ext4_group_t first_group, group;
814         int first_block;
815         struct super_block *sb;
816         struct buffer_head *bhs;
817         struct buffer_head **bh = NULL;
818         struct inode *inode;
819         char *data;
820         char *bitmap;
821         struct ext4_group_info *grinfo;
822
823         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
824
825         inode = page->mapping->host;
826         sb = inode->i_sb;
827         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
828         blocksize = i_blocksize(inode);
829         blocks_per_page = PAGE_SIZE / blocksize;
830
831         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
832         if (groups_per_page == 0)
833                 groups_per_page = 1;
834
835         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
836         if (groups_per_page > 1) {
837                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
838                 bh = kzalloc(i, gfp);
839                 if (bh == NULL) {
840                         err = -ENOMEM;
841                         goto out;
842                 }
843         } else
844                 bh = &bhs;
845
846         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
847
848         /* read all groups the page covers into the cache */
849         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
850                 if (group >= ngroups)
851                         break;
852
853                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
854                 /*
855                  * If page is uptodate then we came here after online resize
856                  * which added some new uninitialized group info structs, so
857                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
858                  * which may be currently in use by an allocating task.
859                  */
860                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
861                         bh[i] = NULL;
862                         continue;
863                 }
864                 bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group);
865                 if (IS_ERR(bh[i])) {
866                         err = PTR_ERR(bh[i]);
867                         bh[i] = NULL;
868                         goto out;
869                 }
870                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
871         }
872
873         /* wait for I/O completion */
874         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
875                 int err2;
876
877                 if (!bh[i])
878                         continue;
879                 err2 = ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]);
880                 if (!err)
881                         err = err2;
882         }
883
884         first_block = page->index * blocks_per_page;
885         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
886                 group = (first_block + i) >> 1;
887                 if (group >= ngroups)
888                         break;
889
890                 if (!bh[group - first_group])
891                         /* skip initialized uptodate buddy */
892                         continue;
893
894                 if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
895                         /* Skip faulty bitmaps */
896                         continue;
897                 err = 0;
898
899                 /*
900                  * data carry information regarding this
901                  * particular group in the format specified
902                  * above
903                  *
904                  */
905                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
906                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
907
908                 /*
909                  * We place the buddy block and bitmap block
910                  * close together
911                  */
912                 if ((first_block + i) & 1) {
913                         /* this is block of buddy */
914                         BUG_ON(incore == NULL);
915                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
916                                 group, page->index, i * blocksize);
917                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
918                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
919                         grinfo->bb_fragments = 0;
920                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
921                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
922                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
923                         /*
924                          * incore got set to the group block bitmap below
925                          */
926                         ext4_lock_group(sb, group);
927                         /* init the buddy */
928                         memset(data, 0xff, blocksize);
929                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
930                         ext4_unlock_group(sb, group);
931                         incore = NULL;
932                 } else {
933                         /* this is block of bitmap */
934                         BUG_ON(incore != NULL);
935                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
936                                 group, page->index, i * blocksize);
937                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
938
939                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
940                         ext4_lock_group(sb, group);
941                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
942
943                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
944                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
945                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
946                         ext4_unlock_group(sb, group);
947
948                         /* set incore so that the buddy information can be
949                          * generated using this
950                          */
951                         incore = data;
952                 }
953         }
954         SetPageUptodate(page);
955
956 out:
957         if (bh) {
958                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
959                         brelse(bh[i]);
960                 if (bh != &bhs)
961                         kfree(bh);
962         }
963         return err;
964 }
965
966 /*
967  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
968  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
969  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
970  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
971  */
972 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
973                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
974 {
975         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
976         int block, pnum, poff;
977         int blocks_per_page;
978         struct page *page;
979
980         e4b->bd_buddy_page = NULL;
981         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
982
983         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
984         /*
985          * the buddy cache inode stores the block bitmap
986          * and buddy information in consecutive blocks.
987          * So for each group we need two blocks.
988          */
989         block = group * 2;
990         pnum = block / blocks_per_page;
991         poff = block % blocks_per_page;
992         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
993         if (!page)
994                 return -ENOMEM;
995         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
996         e4b->bd_bitmap_page = page;
997         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
998
999         if (blocks_per_page >= 2) {
1000                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1001                 return 0;
1002         }
1003
1004         block++;
1005         pnum = block / blocks_per_page;
1006         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1007         if (!page)
1008                 return -ENOMEM;
1009         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1010         e4b->bd_buddy_page = page;
1011         return 0;
1012 }
1013
1014 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1015 {
1016         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1017                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1018                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1019         }
1020         if (e4b->bd_buddy_page) {
1021                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1022                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1023         }
1024 }
1025
1026 /*
1027  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1028  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1029  * calling this routine!
1030  */
1031 static noinline_for_stack
1032 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group, gfp_t gfp)
1033 {
1034
1035         struct ext4_group_info *this_grp;
1036         struct ext4_buddy e4b;
1037         struct page *page;
1038         int ret = 0;
1039
1040         might_sleep();
1041         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1042         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1043         /*
1044          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1045          * page which map to the group from which we are already
1046          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1047          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1048          * would have pinned buddy page to page cache.
1049          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1050          * page accessed.
1051          */
1052         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b, gfp);
1053         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1054                 /*
1055                  * somebody initialized the group
1056                  * return without doing anything
1057                  */
1058                 goto err;
1059         }
1060
1061         page = e4b.bd_bitmap_page;
1062         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1063         if (ret)
1064                 goto err;
1065         if (!PageUptodate(page)) {
1066                 ret = -EIO;
1067                 goto err;
1068         }
1069
1070         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1071                 /*
1072                  * If both the bitmap and buddy are in
1073                  * the same page we don't need to force
1074                  * init the buddy
1075                  */
1076                 ret = 0;
1077                 goto err;
1078         }
1079         /* init buddy cache */
1080         page = e4b.bd_buddy_page;
1081         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap, gfp);
1082         if (ret)
1083                 goto err;
1084         if (!PageUptodate(page)) {
1085                 ret = -EIO;
1086                 goto err;
1087         }
1088 err:
1089         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1090         return ret;
1091 }
1092
1093 /*
1094  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1095  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1096  * calling this routine!
1097  */
1098 static noinline_for_stack int
1099 ext4_mb_load_buddy_gfp(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1100                        struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
1101 {
1102         int blocks_per_page;
1103         int block;
1104         int pnum;
1105         int poff;
1106         struct page *page;
1107         int ret;
1108         struct ext4_group_info *grp;
1109         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1110         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1111
1112         might_sleep();
1113         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1114
1115         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
1116         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1117
1118         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1119         e4b->bd_info = grp;
1120         e4b->bd_sb = sb;
1121         e4b->bd_group = group;
1122         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1123         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1124
1125         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1126                 /*
1127                  * we need full data about the group
1128                  * to make a good selection
1129                  */
1130                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group, gfp);
1131                 if (ret)
1132                         return ret;
1133         }
1134
1135         /*
1136          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1137          * and buddy information in consecutive blocks.
1138          * So for each group we need two blocks.
1139          */
1140         block = group * 2;
1141         pnum = block / blocks_per_page;
1142         poff = block % blocks_per_page;
1143
1144         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1145          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1146         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1147         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1148                 if (page)
1149                         /*
1150                          * drop the page reference and try
1151                          * to get the page with lock. If we
1152                          * are not uptodate that implies
1153                          * somebody just created the page but
1154                          * is yet to initialize the same. So
1155                          * wait for it to initialize.
1156                          */
1157                         put_page(page);
1158                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1159                 if (page) {
1160                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1161                         if (!PageUptodate(page)) {
1162                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1163                                 if (ret) {
1164                                         unlock_page(page);
1165                                         goto err;
1166                                 }
1167                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1168                                                (poff * sb->s_blocksize));
1169                         }
1170                         unlock_page(page);
1171                 }
1172         }
1173         if (page == NULL) {
1174                 ret = -ENOMEM;
1175                 goto err;
1176         }
1177         if (!PageUptodate(page)) {
1178                 ret = -EIO;
1179                 goto err;
1180         }
1181
1182         /* Pages marked accessed already */
1183         e4b->bd_bitmap_page = page;
1184         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1185
1186         block++;
1187         pnum = block / blocks_per_page;
1188         poff = block % blocks_per_page;
1189
1190         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1191         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1192                 if (page)
1193                         put_page(page);
1194                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1195                 if (page) {
1196                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1197                         if (!PageUptodate(page)) {
1198                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap,
1199                                                          gfp);
1200                                 if (ret) {
1201                                         unlock_page(page);
1202                                         goto err;
1203                                 }
1204                         }
1205                         unlock_page(page);
1206                 }
1207         }
1208         if (page == NULL) {
1209                 ret = -ENOMEM;
1210                 goto err;
1211         }
1212         if (!PageUptodate(page)) {
1213                 ret = -EIO;
1214                 goto err;
1215         }
1216
1217         /* Pages marked accessed already */
1218         e4b->bd_buddy_page = page;
1219         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1220
1221         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1222         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1223
1224         return 0;
1225
1226 err:
1227         if (page)
1228                 put_page(page);
1229         if (e4b->bd_bitmap_page)
1230                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1231         if (e4b->bd_buddy_page)
1232                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1233         e4b->bd_buddy = NULL;
1234         e4b->bd_bitmap = NULL;
1235         return ret;
1236 }
1237
1238 static int ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1239                               struct ext4_buddy *e4b)
1240 {
1241         return ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, e4b, GFP_NOFS);
1242 }
1243
1244 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1245 {
1246         if (e4b->bd_bitmap_page)
1247                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1248         if (e4b->bd_buddy_page)
1249                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1250 }
1251
1252
1253 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1254 {
1255         int order = 1;
1256         int bb_incr = 1 << (e4b->bd_blkbits - 1);
1257         void *bb;
1258
1259         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1260         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1261
1262         bb = e4b->bd_buddy;
1263         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1264                 block = block >> 1;
1265                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1266                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1267                         return order;
1268                 }
1269                 bb += bb_incr;
1270                 bb_incr >>= 1;
1271                 order++;
1272         }
1273         return 0;
1274 }
1275
1276 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1277 {
1278         __u32 *addr;
1279
1280         len = cur + len;
1281         while (cur < len) {
1282                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1283                         /* fast path: clear whole word at once */
1284                         addr = bm + (cur >> 3);
1285                         *addr = 0;
1286                         cur += 32;
1287                         continue;
1288                 }
1289                 mb_clear_bit(cur, bm);
1290                 cur++;
1291         }
1292 }
1293
1294 /* clear bits in given range
1295  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1296  */
1297 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1298 {
1299         __u32 *addr;
1300         int zero_bit = -1;
1301
1302         len = cur + len;
1303         while (cur < len) {
1304                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1305                         /* fast path: clear whole word at once */
1306                         addr = bm + (cur >> 3);
1307                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1308                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1309                         *addr = 0;
1310                         cur += 32;
1311                         continue;
1312                 }
1313                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1314                         zero_bit = cur;
1315                 cur++;
1316         }
1317
1318         return zero_bit;
1319 }
1320
1321 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1322 {
1323         __u32 *addr;
1324
1325         len = cur + len;
1326         while (cur < len) {
1327                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1328                         /* fast path: set whole word at once */
1329                         addr = bm + (cur >> 3);
1330                         *addr = 0xffffffff;
1331                         cur += 32;
1332                         continue;
1333                 }
1334                 mb_set_bit(cur, bm);
1335                 cur++;
1336         }
1337 }
1338
1339 /*
1340  * _________________________________________________________________ */
1341
1342 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1343 {
1344         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1345                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1346                 (*bit) -= side;
1347                 return 1;
1348         }
1349         else {
1350                 (*bit) += side;
1351                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1352                 return -1;
1353         }
1354 }
1355
1356 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1357 {
1358         int max;
1359         int order = 1;
1360         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1361
1362         while (buddy) {
1363                 void *buddy2;
1364
1365                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1366                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1367                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1368                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1369                  * align with upper layer and then go up.
1370                  * Releasing entire group is all about clearing
1371                  * single bit of highest order buddy.
1372                  */
1373
1374                 /* Example:
1375                  * ---------------------------------
1376                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1377                  * ---------------------------------
1378                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1379                  * ---------------------------------
1380                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1381                  *      \_____________________/
1382                  *
1383                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1384                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1385                  * decrease bb_counters and extend range to
1386                  * [0; 6]
1387                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1388                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1389                  * [0; 5].
1390                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1391                  */
1392
1393
1394                 if (first & 1)
1395                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1396                 if (!(last & 1))
1397                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1398                 if (first > last)
1399                         break;
1400                 order++;
1401
1402                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1403                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1404                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1405                         break;
1406                 }
1407                 first >>= 1;
1408                 last >>= 1;
1409                 buddy = buddy2;
1410         }
1411 }
1412
1413 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1414                            int first, int count)
1415 {
1416         int left_is_free = 0;
1417         int right_is_free = 0;
1418         int block;
1419         int last = first + count - 1;
1420         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1421
1422         if (WARN_ON(count == 0))
1423                 return;
1424         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1425         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1426         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1427         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1428                 return;
1429
1430         mb_check_buddy(e4b);
1431         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1432
1433         e4b->bd_info->bb_free += count;
1434         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1435                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1436
1437         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1438          * clear range and then check right neighbour
1439          */
1440         if (first != 0)
1441                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1442         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1443         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1444                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1445
1446         if (unlikely(block != -1)) {
1447                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1448                 ext4_fsblk_t blocknr;
1449
1450                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1451                 blocknr += EXT4_C2B(sbi, block);
1452                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1453                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1454                                       blocknr,
1455                                       "freeing already freed block "
1456                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1457                                       block);
1458                 ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
1459                                 EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1460                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1461                 goto done;
1462         }
1463
1464         /* let's maintain fragments counter */
1465         if (left_is_free && right_is_free)
1466                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1467         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1468                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1469
1470         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1471          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1472          * zero order checks.
1473          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1474          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1475          */
1476         if (first & 1) {
1477                 first += !left_is_free;
1478                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1479         }
1480         if (!(last & 1)) {
1481                 last -= !right_is_free;
1482                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1483         }
1484
1485         if (first <= last)
1486                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1487
1488 done:
1489         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1490         mb_check_buddy(e4b);
1491 }
1492
1493 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1494                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1495 {
1496         int next = block;
1497         int max, order;
1498         void *buddy;
1499
1500         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1501         BUG_ON(ex == NULL);
1502
1503         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1504         BUG_ON(buddy == NULL);
1505         BUG_ON(block >= max);
1506         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1507                 ex->fe_len = 0;
1508                 ex->fe_start = 0;
1509                 ex->fe_group = 0;
1510                 return 0;
1511         }
1512
1513         /* find actual order */
1514         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1515         block = block >> order;
1516
1517         ex->fe_len = 1 << order;
1518         ex->fe_start = block << order;
1519         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1520
1521         /* calc difference from given start */
1522         next = next - ex->fe_start;
1523         ex->fe_len -= next;
1524         ex->fe_start += next;
1525
1526         while (needed > ex->fe_len &&
1527                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1528
1529                 if (block + 1 >= max)
1530                         break;
1531
1532                 next = (block + 1) * (1 << order);
1533                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1534                         break;
1535
1536                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1537
1538                 block = next >> order;
1539                 ex->fe_len += 1 << order;
1540         }
1541
1542         if (ex->fe_start + ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(e4b->bd_sb)) {
1543                 /* Should never happen! (but apparently sometimes does?!?) */
1544                 WARN_ON(1);
1545                 ext4_error(e4b->bd_sb, "corruption or bug in mb_find_extent "
1546                            "block=%d, order=%d needed=%d ex=%u/%d/%d@%u",
1547                            block, order, needed, ex->fe_group, ex->fe_start,
1548                            ex->fe_len, ex->fe_logical);
1549                 ex->fe_len = 0;
1550                 ex->fe_start = 0;
1551                 ex->fe_group = 0;
1552         }
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                 if (k >= max) {
1905                         ext4_grp_locked_error(ac->ac_sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1906                                 "%d free clusters of order %d. But found 0",
1907                                 grp->bb_counters[i], i);
1908                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(ac->ac_sb,
1909                                          e4b->bd_group,
1910                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1911                         break;
1912                 }
1913                 ac->ac_found++;
1914
1915                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1916                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1917                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1918
1919                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1920
1921                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1922
1923                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1924                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1925
1926                 break;
1927         }
1928 }
1929
1930 /*
1931  * The routine scans the group and measures all found extents.
1932  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1933  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1934  */
1935 static noinline_for_stack
1936 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1937                                         struct ext4_buddy *e4b)
1938 {
1939         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1940         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1941         struct ext4_free_extent ex;
1942         int i;
1943         int free;
1944
1945         free = e4b->bd_info->bb_free;
1946         if (WARN_ON(free <= 0))
1947                 return;
1948
1949         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1950
1951         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1952                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1953                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1954                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1955                         /*
1956                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1957                          * free blocks even though group info says we
1958                          * we have free blocks
1959                          */
1960                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1961                                         "%d free clusters as per "
1962                                         "group info. But bitmap says 0",
1963                                         free);
1964                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
1965                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1966                         break;
1967                 }
1968
1969                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1970                 if (WARN_ON(ex.fe_len <= 0))
1971                         break;
1972                 if (free < ex.fe_len) {
1973                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1974                                         "%d free clusters as per "
1975                                         "group info. But got %d blocks",
1976                                         free, ex.fe_len);
1977                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
1978                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1979                         /*
1980                          * The number of free blocks differs. This mostly
1981                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1982                          * without claiming the space.
1983                          */
1984                         break;
1985                 }
1986                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1987                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1988
1989                 i += ex.fe_len;
1990                 free -= ex.fe_len;
1991         }
1992
1993         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1994 }
1995
1996 /*
1997  * This is a special case for storages like raid5
1998  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1999  */
2000 static noinline_for_stack
2001 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
2002                                  struct ext4_buddy *e4b)
2003 {
2004         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2005         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2006         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
2007         struct ext4_free_extent ex;
2008         ext4_fsblk_t first_group_block;
2009         ext4_fsblk_t a;
2010         ext4_grpblk_t i;
2011         int max;
2012
2013         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
2014
2015         /* find first stripe-aligned block in group */
2016         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2017
2018         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2019         do_div(a, sbi->s_stripe);
2020         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2021
2022         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2023                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2024                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2025                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2026                                 ac->ac_found++;
2027                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2028                                 ac->ac_b_ex = ex;
2029                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2030                                 break;
2031                         }
2032                 }
2033                 i += sbi->s_stripe;
2034         }
2035 }
2036
2037 /*
2038  * This is now called BEFORE we load the buddy bitmap.
2039  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2040  * for the allocation or not. In addition it can also return negative
2041  * error code when something goes wrong.
2042  */
2043 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2044                                 ext4_group_t group, int cr)
2045 {
2046         unsigned free, fragments;
2047         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2048         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2049
2050         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2051
2052         free = grp->bb_free;
2053         if (free == 0)
2054                 return 0;
2055         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2056                 return 0;
2057
2058         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2059                 return 0;
2060
2061         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2062         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2063                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group, GFP_NOFS);
2064                 if (ret)
2065                         return ret;
2066         }
2067
2068         fragments = grp->bb_fragments;
2069         if (fragments == 0)
2070                 return 0;
2071
2072         switch (cr) {
2073         case 0:
2074                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2075
2076                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2077                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2078                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2079                     ((group % flex_size) == 0))
2080                         return 0;
2081
2082                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2083                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2084                         return 1;
2085
2086                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2087                         return 0;
2088
2089                 return 1;
2090         case 1:
2091                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2092                         return 1;
2093                 break;
2094         case 2:
2095                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2096                         return 1;
2097                 break;
2098         case 3:
2099                 return 1;
2100         default:
2101                 BUG();
2102         }
2103
2104         return 0;
2105 }
2106
2107 static noinline_for_stack int
2108 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2109 {
2110         ext4_group_t ngroups, group, i;
2111         int cr;
2112         int err = 0, first_err = 0;
2113         struct ext4_sb_info *sbi;
2114         struct super_block *sb;
2115         struct ext4_buddy e4b;
2116
2117         sb = ac->ac_sb;
2118         sbi = EXT4_SB(sb);
2119         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2120         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2121         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2122                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2123
2124         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2125
2126         /* first, try the goal */
2127         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2128         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2129                 goto out;
2130
2131         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2132                 goto out;
2133
2134         /*
2135          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2136          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2137          * try exact allocation using buddy.
2138          */
2139         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2140         ac->ac_2order = 0;
2141         /*
2142          * We search using buddy data only if the order of the request
2143          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2144          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2145          * We also support searching for power-of-two requests only for
2146          * requests upto maximum buddy size we have constructed.
2147          */
2148         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs && i <= sb->s_blocksize_bits + 2) {
2149                 /*
2150                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2151                  */
2152                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2153                         ac->ac_2order = array_index_nospec(i - 1,
2154                                                            sb->s_blocksize_bits + 2);
2155         }
2156
2157         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2158         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2159                 /* TBD: may be hot point */
2160                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2161                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2162                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2163                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2164         }
2165
2166         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2167         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2168         /*
2169          * cr == 0 try to get exact allocation,
2170          * cr == 3  try to get anything
2171          */
2172 repeat:
2173         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2174                 ac->ac_criteria = cr;
2175                 /*
2176                  * searching for the right group start
2177                  * from the goal value specified
2178                  */
2179                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2180
2181                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2182                         int ret = 0;
2183                         cond_resched();
2184                         /*
2185                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2186                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2187                          */
2188                         if (group >= ngroups)
2189                                 group = 0;
2190
2191                         /* This now checks without needing the buddy page */
2192                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2193                         if (ret <= 0) {
2194                                 if (!first_err)
2195                                         first_err = ret;
2196                                 continue;
2197                         }
2198
2199                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2200                         if (err)
2201                                 goto out;
2202
2203                         ext4_lock_group(sb, group);
2204
2205                         /*
2206                          * We need to check again after locking the
2207                          * block group
2208                          */
2209                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2210                         if (ret <= 0) {
2211                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2212                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2213                                 if (!first_err)
2214                                         first_err = ret;
2215                                 continue;
2216                         }
2217
2218                         ac->ac_groups_scanned++;
2219                         if (cr == 0)
2220                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2221                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2222                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2223                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2224                         else
2225                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2226
2227                         ext4_unlock_group(sb, group);
2228                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2229
2230                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2231                                 break;
2232                 }
2233         }
2234
2235         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2236             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2237                 /*
2238                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2239                  * the best chunk we've found so far
2240                  */
2241
2242                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2243                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2244                         /*
2245                          * Someone more lucky has already allocated it.
2246                          * The only thing we can do is just take first
2247                          * found block(s)
2248                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2249                          */
2250                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2251                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2252                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2253                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2254                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2255                         cr = 3;
2256                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2257                         goto repeat;
2258                 }
2259         }
2260 out:
2261         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2262                 err = first_err;
2263         return err;
2264 }
2265
2266 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2267 {
2268         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2269         ext4_group_t group;
2270
2271         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2272                 return NULL;
2273         group = *pos + 1;
2274         return (void *) ((unsigned long) group);
2275 }
2276
2277 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2278 {
2279         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2280         ext4_group_t group;
2281
2282         ++*pos;
2283         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2284                 return NULL;
2285         group = *pos + 1;
2286         return (void *) ((unsigned long) group);
2287 }
2288
2289 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2290 {
2291         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2292         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2293         int i;
2294         int err, buddy_loaded = 0;
2295         struct ext4_buddy e4b;
2296         struct ext4_group_info *grinfo;
2297         unsigned char blocksize_bits = min_t(unsigned char,
2298                                              sb->s_blocksize_bits,
2299                                              EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE);
2300         struct sg {
2301                 struct ext4_group_info info;
2302                 ext4_grpblk_t counters[EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE + 2];
2303         } sg;
2304
2305         group--;
2306         if (group == 0)
2307                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2308                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2309                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]\n");
2310
2311         i = (blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2312                 sizeof(struct ext4_group_info);
2313
2314         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2315         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2316         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2317                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2318                 if (err) {
2319                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2320                         return 0;
2321                 }
2322                 buddy_loaded = 1;
2323         }
2324
2325         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2326
2327         if (buddy_loaded)
2328                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2329
2330         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2331                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2332         for (i = 0; i <= 13; i++)
2333                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= blocksize_bits + 1 ?
2334                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2335         seq_printf(seq, " ]\n");
2336
2337         return 0;
2338 }
2339
2340 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2341 {
2342 }
2343
2344 const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2345         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2346         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2347         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2348         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2349 };
2350
2351 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2352 {
2353         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2354         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2355
2356         BUG_ON(!cachep);
2357         return cachep;
2358 }
2359
2360 /*
2361  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2362  * of groups
2363  */
2364 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2365 {
2366         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2367         unsigned size;
2368         struct ext4_group_info ***old_groupinfo, ***new_groupinfo;
2369
2370         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2371                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2372         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2373                 return 0;
2374
2375         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2376         new_groupinfo = kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2377         if (!new_groupinfo) {
2378                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2379                 return -ENOMEM;
2380         }
2381         rcu_read_lock();
2382         old_groupinfo = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2383         if (old_groupinfo)
2384                 memcpy(new_groupinfo, old_groupinfo,
2385                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2386         rcu_read_unlock();
2387         rcu_assign_pointer(sbi->s_group_info, new_groupinfo);
2388         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2389         if (old_groupinfo)
2390                 ext4_kvfree_array_rcu(old_groupinfo);
2391         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2392                    sbi->s_group_info_size);
2393         return 0;
2394 }
2395
2396 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2397 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2398                           struct ext4_group_desc *desc)
2399 {
2400         int i;
2401         int metalen = 0;
2402         int idx = group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2403         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2404         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2405         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2406
2407         /*
2408          * First check if this group is the first of a reserved block.
2409          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2410          * to ext4_group_info structures
2411          */
2412         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2413                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2414                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2415                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2416                 if (meta_group_info == NULL) {
2417                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2418                                  "for a buddy group");
2419                         goto exit_meta_group_info;
2420                 }
2421                 rcu_read_lock();
2422                 rcu_dereference(sbi->s_group_info)[idx] = meta_group_info;
2423                 rcu_read_unlock();
2424         }
2425
2426         meta_group_info = sbi_array_rcu_deref(sbi, s_group_info, idx);
2427         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2428
2429         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2430         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2431                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2432                 goto exit_group_info;
2433         }
2434         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2435                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2436
2437         /*
2438          * initialize bb_free to be able to skip
2439          * empty groups without initialization
2440          */
2441         if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
2442             (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
2443                 meta_group_info[i]->bb_free =
2444                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2445         } else {
2446                 meta_group_info[i]->bb_free =
2447                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2448         }
2449
2450         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2451         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2452         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2453         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2454
2455 #ifdef DOUBLE_CHECK
2456         {
2457                 struct buffer_head *bh;
2458                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2459                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2460                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2461                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2462                 BUG_ON(IS_ERR_OR_NULL(bh));
2463                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2464                         sb->s_blocksize);
2465                 put_bh(bh);
2466         }
2467 #endif
2468
2469         return 0;
2470
2471 exit_group_info:
2472         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2473         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2474                 struct ext4_group_info ***group_info;
2475
2476                 rcu_read_lock();
2477                 group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2478                 kfree(group_info[idx]);
2479                 group_info[idx] = NULL;
2480                 rcu_read_unlock();
2481         }
2482 exit_meta_group_info:
2483         return -ENOMEM;
2484 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2485
2486 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2487 {
2488         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2489         ext4_group_t i;
2490         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2491         int err;
2492         struct ext4_group_desc *desc;
2493         struct ext4_group_info ***group_info;
2494         struct kmem_cache *cachep;
2495
2496         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2497         if (err)
2498                 return err;
2499
2500         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2501         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2502                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2503                 goto err_freesgi;
2504         }
2505         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2506          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2507          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2508          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2509         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2510         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2511         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2512                 cond_resched();
2513                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2514                 if (desc == NULL) {
2515                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2516                         goto err_freebuddy;
2517                 }
2518                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2519                         goto err_freebuddy;
2520         }
2521
2522         return 0;
2523
2524 err_freebuddy:
2525         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2526         while (i-- > 0)
2527                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2528         i = sbi->s_group_info_size;
2529         rcu_read_lock();
2530         group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2531         while (i-- > 0)
2532                 kfree(group_info[i]);
2533         rcu_read_unlock();
2534         iput(sbi->s_buddy_cache);
2535 err_freesgi:
2536         rcu_read_lock();
2537         kvfree(rcu_dereference(sbi->s_group_info));
2538         rcu_read_unlock();
2539         return -ENOMEM;
2540 }
2541
2542 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2543 {
2544         int i;
2545
2546         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2547                 kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2548                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2549         }
2550 }
2551
2552 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2553 {
2554         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2555         int slab_size;
2556         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2557         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2558         struct kmem_cache *cachep;
2559
2560         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2561                 return -EINVAL;
2562
2563         if (unlikely(cache_index < 0))
2564                 cache_index = 0;
2565
2566         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2567         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2568                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2569                 return 0;       /* Already created */
2570         }
2571
2572         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2573                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2574
2575         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2576                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2577                                         NULL);
2578
2579         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2580
2581         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2582         if (!cachep) {
2583                 printk(KERN_EMERG
2584                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2585                 return -ENOMEM;
2586         }
2587
2588         return 0;
2589 }
2590
2591 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2592 {
2593         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2594         unsigned i, j;
2595         unsigned offset, offset_incr;
2596         unsigned max;
2597         int ret;
2598
2599         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2600
2601         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2602         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2603                 ret = -ENOMEM;
2604                 goto out;
2605         }
2606
2607         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2608         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2609         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2610                 ret = -ENOMEM;
2611                 goto out;
2612         }
2613
2614         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2615         if (ret < 0)
2616                 goto out;
2617
2618         /* order 0 is regular bitmap */
2619         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2620         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2621
2622         i = 1;
2623         offset = 0;
2624         offset_incr = 1 << (sb->s_blocksize_bits - 1);
2625         max = sb->s_blocksize << 2;
2626         do {
2627                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2628                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2629                 offset += offset_incr;
2630                 offset_incr = offset_incr >> 1;
2631                 max = max >> 1;
2632                 i++;
2633         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2634
2635         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2636         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2637         sbi->s_mb_free_pending = 0;
2638         INIT_LIST_HEAD(&sbi->s_freed_data_list);
2639
2640         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2641         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2642         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2643         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2644         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2645         /*
2646          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2647          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2648          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2649          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2650          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2651          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2652          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2653          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2654          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2655          * which seems reasonable as a default.
2656          */
2657         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2658                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2659         /*
2660          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2661          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2662          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2663          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2664          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2665          * the stripes.
2666          */
2667         if (sbi->s_stripe > 1) {
2668                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2669                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2670         }
2671
2672         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2673         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2674                 ret = -ENOMEM;
2675                 goto out;
2676         }
2677         for_each_possible_cpu(i) {
2678                 struct ext4_locality_group *lg;
2679                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2680                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2681                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2682                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2683                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2684         }
2685
2686         /* init file for buddy data */
2687         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2688         if (ret != 0)
2689                 goto out_free_locality_groups;
2690
2691         return 0;
2692
2693 out_free_locality_groups:
2694         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2695         sbi->s_locality_groups = NULL;
2696 out:
2697         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2698         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2699         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2700         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2701         return ret;
2702 }
2703
2704 /* need to called with the ext4 group lock held */
2705 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2706 {
2707         struct ext4_prealloc_space *pa;
2708         struct list_head *cur, *tmp;
2709         int count = 0;
2710
2711         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2712                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2713                 list_del(&pa->pa_group_list);
2714                 count++;
2715                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2716         }
2717         if (count)
2718                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2719
2720 }
2721
2722 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2723 {
2724         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2725         ext4_group_t i;
2726         int num_meta_group_infos;
2727         struct ext4_group_info *grinfo, ***group_info;
2728         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2729         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2730
2731         if (sbi->s_group_info) {
2732                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2733                         cond_resched();
2734                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2735 #ifdef DOUBLE_CHECK
2736                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2737 #endif
2738                         ext4_lock_group(sb, i);
2739                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2740                         ext4_unlock_group(sb, i);
2741                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2742                 }
2743                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2744                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2745                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2746                 rcu_read_lock();
2747                 group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2748                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2749                         kfree(group_info[i]);
2750                 kvfree(group_info);
2751                 rcu_read_unlock();
2752         }
2753         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2754         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2755         iput(sbi->s_buddy_cache);
2756         if (sbi->s_mb_stats) {
2757                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2758                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2759                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2760                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2761                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2762                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2763                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2764                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2765                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2766                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2767                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2768                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2769                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2770                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2771                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2772                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2773                                 sbi->s_mb_generation_time);
2774                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2775                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2776                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2777                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2778         }
2779
2780         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2781
2782         return 0;
2783 }
2784
2785 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2786                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count,
2787                 struct bio **biop)
2788 {
2789         ext4_fsblk_t discard_block;
2790
2791         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2792                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2793         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2794         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2795                         (unsigned long long) discard_block, count);
2796         if (biop) {
2797                 return __blkdev_issue_discard(sb->s_bdev,
2798                         (sector_t)discard_block << (sb->s_blocksize_bits - 9),
2799                         (sector_t)count << (sb->s_blocksize_bits - 9),
2800                         GFP_NOFS, 0, biop);
2801         } else
2802                 return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2803 }
2804
2805 static void ext4_free_data_in_buddy(struct super_block *sb,
2806                                     struct ext4_free_data *entry)
2807 {
2808         struct ext4_buddy e4b;
2809         struct ext4_group_info *db;
2810         int err, count = 0, count2 = 0;
2811
2812         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2813                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2814
2815         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2816         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2817         BUG_ON(err != 0);
2818
2819         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2820         EXT4_SB(sb)->s_mb_free_pending -= entry->efd_count;
2821         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2822
2823         db = e4b.bd_info;
2824         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2825         count += entry->efd_count;
2826         count2++;
2827         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2828         /* Take it out of per group rb tree */
2829         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2830         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2831
2832         /*
2833          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2834          * ext4_trim_fs can trim it.
2835          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2836          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2837          */
2838         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2839                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2840
2841         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2842                 /* No more items in the per group rb tree
2843                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2844                  */
2845                 put_page(e4b.bd_buddy_page);
2846                 put_page(e4b.bd_bitmap_page);
2847         }
2848         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2849         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2850         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2851
2852         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2853 }
2854
2855 /*
2856  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2857  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2858  */
2859 void ext4_process_freed_data(struct super_block *sb, tid_t commit_tid)
2860 {
2861         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2862         struct ext4_free_data *entry, *tmp;
2863         struct bio *discard_bio = NULL;
2864         struct list_head freed_data_list;
2865         struct list_head *cut_pos = NULL;
2866         int err;
2867
2868         INIT_LIST_HEAD(&freed_data_list);
2869
2870         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2871         list_for_each_entry(entry, &sbi->s_freed_data_list, efd_list) {
2872                 if (entry->efd_tid != commit_tid)
2873                         break;
2874                 cut_pos = &entry->efd_list;
2875         }
2876         if (cut_pos)
2877                 list_cut_position(&freed_data_list, &sbi->s_freed_data_list,
2878                                   cut_pos);
2879         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2880
2881         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2882                 list_for_each_entry(entry, &freed_data_list, efd_list) {
2883                         err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2884                                                  entry->efd_start_cluster,
2885                                                  entry->efd_count,
2886                                                  &discard_bio);
2887                         if (err && err != -EOPNOTSUPP) {
2888                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2889                                          " group:%d block:%d count:%d failed"
2890                                          " with %d", entry->efd_group,
2891                                          entry->efd_start_cluster,
2892                                          entry->efd_count, err);
2893                         } else if (err == -EOPNOTSUPP)
2894                                 break;
2895                 }
2896
2897                 if (discard_bio) {
2898                         submit_bio_wait(discard_bio);
2899                         bio_put(discard_bio);
2900                 }
2901         }
2902
2903         list_for_each_entry_safe(entry, tmp, &freed_data_list, efd_list)
2904                 ext4_free_data_in_buddy(sb, entry);
2905 }
2906
2907 int __init ext4_init_mballoc(void)
2908 {
2909         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2910                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2911         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2912                 return -ENOMEM;
2913
2914         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2915                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2916         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2917                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2918                 return -ENOMEM;
2919         }
2920
2921         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2922                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2923         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2924                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2925                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2926                 return -ENOMEM;
2927         }
2928         return 0;
2929 }
2930
2931 void ext4_exit_mballoc(void)
2932 {
2933         /*
2934          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2935          * before destroying the slab cache.
2936          */
2937         rcu_barrier();
2938         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2939         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2940         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2941         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2942 }
2943
2944
2945 /*
2946  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2947  * Returns 0 if success or error code
2948  */
2949 static noinline_for_stack int
2950 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2951                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2952 {
2953         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2954         struct ext4_group_desc *gdp;
2955         struct buffer_head *gdp_bh;
2956         struct ext4_sb_info *sbi;
2957         struct super_block *sb;
2958         ext4_fsblk_t block;
2959         int err, len;
2960
2961         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2962         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2963
2964         sb = ac->ac_sb;
2965         sbi = EXT4_SB(sb);
2966
2967         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2968         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
2969                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
2970                 bitmap_bh = NULL;
2971                 goto out_err;
2972         }
2973
2974         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2975         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2976         if (err)
2977                 goto out_err;
2978
2979         err = -EIO;
2980         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2981         if (!gdp)
2982                 goto out_err;
2983
2984         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2985                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2986
2987         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2988         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2989         if (err)
2990                 goto out_err;
2991
2992         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2993
2994         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2995         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2996                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2997                            "fs metadata", block, block+len);
2998                 /* File system mounted not to panic on error
2999                  * Fix the bitmap and return EFSCORRUPTED
3000                  * We leak some of the blocks here.
3001                  */
3002                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3003                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
3004                               ac->ac_b_ex.fe_len);
3005                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3006                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
3007                 if (!err)
3008                         err = -EFSCORRUPTED;
3009                 goto out_err;
3010         }
3011
3012         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3013 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
3014         {
3015                 int i;
3016                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
3017                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
3018                                                 bitmap_bh->b_data));
3019                 }
3020         }
3021 #endif
3022         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
3023                       ac->ac_b_ex.fe_len);
3024         if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
3025             (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
3026                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
3027                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
3028                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
3029                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
3030         }
3031         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
3032         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
3033         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
3034         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
3035
3036         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3037         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
3038         /*
3039          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
3040          */
3041         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
3042                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
3043                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
3044                                    reserv_clstrs);
3045
3046         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
3047                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
3048                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
3049                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
3050                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
3051                                                   flex_group)->free_clusters);
3052         }
3053
3054         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
3055         if (err)
3056                 goto out_err;
3057         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
3058
3059 out_err:
3060         brelse(bitmap_bh);
3061         return err;
3062 }
3063
3064 /*
3065  * here we normalize request for locality group
3066  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
3067  * s_strip if we set the same via mount option.
3068  * s_mb_group_prealloc can be configured via
3069  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
3070  *
3071  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3072  */
3073 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3074 {
3075         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3076         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3077
3078         BUG_ON(lg == NULL);
3079         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3080         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
3081                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
3082 }
3083
3084 /*
3085  * Normalization means making request better in terms of
3086  * size and alignment
3087  */
3088 static noinline_for_stack void
3089 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3090                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3091 {
3092         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3093         int bsbits, max;
3094         ext4_lblk_t end;
3095         loff_t size, start_off;
3096         loff_t orig_size __maybe_unused;
3097         ext4_lblk_t start;
3098         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3099         struct ext4_prealloc_space *pa;
3100
3101         /* do normalize only data requests, metadata requests
3102            do not need preallocation */
3103         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3104                 return;
3105
3106         /* sometime caller may want exact blocks */
3107         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3108                 return;
3109
3110         /* caller may indicate that preallocation isn't
3111          * required (it's a tail, for example) */
3112         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3113                 return;
3114
3115         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3116                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3117                 return ;
3118         }
3119
3120         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3121
3122         /* first, let's learn actual file size
3123          * given current request is allocated */
3124         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3125         size = size << bsbits;
3126         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3127                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3128         orig_size = size;
3129
3130         /* max size of free chunks */
3131         max = 2 << bsbits;
3132
3133 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3134                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3135
3136         /* first, try to predict filesize */
3137         /* XXX: should this table be tunable? */
3138         start_off = 0;
3139         if (size <= 16 * 1024) {
3140                 size = 16 * 1024;
3141         } else if (size <= 32 * 1024) {
3142                 size = 32 * 1024;
3143         } else if (size <= 64 * 1024) {
3144                 size = 64 * 1024;
3145         } else if (size <= 128 * 1024) {
3146                 size = 128 * 1024;
3147         } else if (size <= 256 * 1024) {
3148                 size = 256 * 1024;
3149         } else if (size <= 512 * 1024) {
3150                 size = 512 * 1024;
3151         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3152                 size = 1024 * 1024;
3153         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3154                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3155                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3156                 size = 2 * 1024 * 1024;
3157         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3158                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3159                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3160                 size = 4 * 1024 * 1024;
3161         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3162                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3163                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3164                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3165                 size = 8 * 1024 * 1024;
3166         } else {
3167                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3168                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3169                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3170         }
3171         size = size >> bsbits;
3172         start = start_off >> bsbits;
3173
3174         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3175         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3176                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3177                 start = ar->lleft + 1;
3178         }
3179         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3180                 size -= start + size - ar->lright;
3181
3182         /*
3183          * Trim allocation request for filesystems with artificially small
3184          * groups.
3185          */
3186         if (size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb))
3187                 size = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb);
3188
3189         end = start + size;
3190
3191         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3192         rcu_read_lock();
3193         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3194                 ext4_lblk_t pa_end;
3195
3196                 if (pa->pa_deleted)
3197                         continue;
3198                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3199                 if (pa->pa_deleted) {
3200                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3201                         continue;
3202                 }
3203
3204                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3205                                                   pa->pa_len);
3206
3207                 /* PA must not overlap original request */
3208                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3209                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3210
3211                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3212                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3213                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3214                         continue;
3215                 }
3216                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3217
3218                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3219                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3220                         BUG_ON(pa_end < start);
3221                         start = pa_end;
3222                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3223                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3224                         end = pa->pa_lstart;
3225                 }
3226                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3227         }
3228         rcu_read_unlock();
3229         size = end - start;
3230
3231         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3232         rcu_read_lock();
3233         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3234                 ext4_lblk_t pa_end;
3235
3236                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3237                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3238                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3239                                                           pa->pa_len);
3240                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3241                 }
3242                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3243         }
3244         rcu_read_unlock();
3245
3246         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3247                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3248                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3249                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3250                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3251                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3252                 BUG();
3253         }
3254         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3255
3256         /* now prepare goal request */
3257
3258         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3259          * placement or satisfy big request as is */
3260         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3261         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3262
3263         /* define goal start in order to merge */
3264         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3265                 /* merge to the right */
3266                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3267                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3268                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3269                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3270         }
3271         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3272                 /* merge to the left */
3273                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3274                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3275                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3276                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3277         }
3278
3279         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3280                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3281 }
3282
3283 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3284 {
3285         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3286
3287         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3288                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3289                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3290                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3291                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3292                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3293                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3294                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3295                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3296                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3297                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3298         }
3299
3300         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3301                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3302         else
3303                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3304 }
3305
3306 /*
3307  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3308  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3309  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3310  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3311  */
3312 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3313 {
3314         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3315         struct ext4_buddy e4b;
3316         int err;
3317
3318         if (pa == NULL) {
3319                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3320                         return;
3321                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3322                 if (err) {
3323                         /*
3324                          * This should never happen since we pin the
3325                          * pages in the ext4_allocation_context so
3326                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3327                          */
3328                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3329                         return;
3330                 }
3331                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3332                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3333                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3334                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3335                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3336                 return;
3337         }
3338         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3339                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3340 }
3341
3342 /*
3343  * use blocks preallocated to inode
3344  */
3345 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3346                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3347 {
3348         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3349         ext4_fsblk_t start;
3350         ext4_fsblk_t end;
3351         int len;
3352
3353         /* found preallocated blocks, use them */
3354         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3355         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3356                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3357         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3358         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3359                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3360         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3361         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3362         ac->ac_pa = pa;
3363
3364         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3365         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3366         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3367         pa->pa_free -= len;
3368
3369         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3370 }
3371
3372 /*
3373  * use blocks preallocated to locality group
3374  */
3375 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3376                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3377 {
3378         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3379
3380         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3381                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3382                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3383         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3384         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3385         ac->ac_pa = pa;
3386
3387         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3388          * possible race when the group is being loaded concurrently
3389          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3390          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3391          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3392          */
3393         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3394 }
3395
3396 /*
3397  * Return the prealloc space that have minimal distance
3398  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3399  * space that is having currently known minimal distance
3400  * from the goal block.
3401  */
3402 static struct ext4_prealloc_space *
3403 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3404                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3405                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3406 {
3407         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3408
3409         if (cpa == NULL) {
3410                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3411                 return pa;
3412         }
3413         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3414         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3415
3416         if (cur_distance <= new_distance)
3417                 return cpa;
3418
3419         /* drop the previous reference */
3420         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3421         atomic_inc(&pa->pa_count);
3422         return pa;
3423 }
3424
3425 /*
3426  * search goal blocks in preallocated space
3427  */
3428 static noinline_for_stack int
3429 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3430 {
3431         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3432         int order, i;
3433         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3434         struct ext4_locality_group *lg;
3435         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3436         ext4_fsblk_t goal_block;
3437
3438         /* only data can be preallocated */
3439         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3440                 return 0;
3441
3442         /* first, try per-file preallocation */
3443         rcu_read_lock();
3444         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3445
3446                 /* all fields in this condition don't change,
3447                  * so we can skip locking for them */
3448                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3449                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3450                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3451                         continue;
3452
3453                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3454                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3455                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3456                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3457                         continue;
3458
3459                 /* found preallocated blocks, use them */
3460                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3461                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3462                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3463                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3464                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3465                         ac->ac_criteria = 10;
3466                         rcu_read_unlock();
3467                         return 1;
3468                 }
3469                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3470         }
3471         rcu_read_unlock();
3472
3473         /* can we use group allocation? */
3474         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3475                 return 0;
3476
3477         /* inode may have no locality group for some reason */
3478         lg = ac->ac_lg;
3479         if (lg == NULL)
3480                 return 0;
3481         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3482         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3483                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3484                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3485
3486         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3487         /*
3488          * search for the prealloc space that is having
3489          * minimal distance from the goal block.
3490          */
3491         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3492                 rcu_read_lock();
3493                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3494                                         pa_inode_list) {
3495                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3496                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3497                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3498
3499                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3500                                                                 pa, cpa);
3501                         }
3502                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3503                 }
3504                 rcu_read_unlock();
3505         }
3506         if (cpa) {
3507                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3508                 ac->ac_criteria = 20;
3509                 return 1;
3510         }
3511         return 0;
3512 }
3513
3514 /*
3515  * the function goes through all block freed in the group
3516  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3517  * buddy must be generated from this bitmap
3518  * Need to be called with the ext4 group lock held
3519  */
3520 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3521                                                 ext4_group_t group)
3522 {
3523         struct rb_node *n;
3524         struct ext4_group_info *grp;
3525         struct ext4_free_data *entry;
3526
3527         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3528         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3529
3530         while (n) {
3531                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3532                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3533                 n = rb_next(n);
3534         }
3535         return;
3536 }
3537
3538 /*
3539  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3540  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3541  * Need to be called with ext4 group lock held
3542  */
3543 static noinline_for_stack
3544 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3545                                         ext4_group_t group)
3546 {
3547         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3548         struct ext4_prealloc_space *pa;
3549         struct list_head *cur;
3550         ext4_group_t groupnr;
3551         ext4_grpblk_t start;
3552         int preallocated = 0;
3553         int len;
3554
3555         /* all form of preallocation discards first load group,
3556          * so the only competing code is preallocation use.
3557          * we don't need any locking here
3558          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3559          * otherwise we could leave used blocks available for
3560          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3561          * is dropping preallocation
3562          */
3563         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3564                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3565                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3566                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3567                                              &groupnr, &start);
3568                 len = pa->pa_len;
3569                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3570                 if (unlikely(len == 0))
3571                         continue;
3572                 BUG_ON(groupnr != group);
3573                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3574                 preallocated += len;
3575         }
3576         mb_debug(1, "preallocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3577 }
3578
3579 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3580 {
3581         struct ext4_prealloc_space *pa;
3582         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3583
3584         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3585         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3586         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3587 }
3588
3589 /*
3590  * drops a reference to preallocated space descriptor
3591  * if this was the last reference and the space is consumed
3592  */
3593 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3594                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3595 {
3596         ext4_group_t grp;
3597         ext4_fsblk_t grp_blk;
3598
3599         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3600         spin_lock(&pa->pa_lock);
3601         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3602                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3603                 return;
3604         }
3605
3606         if (pa->pa_deleted == 1) {
3607                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3608                 return;
3609         }
3610
3611         pa->pa_deleted = 1;
3612         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3613
3614         grp_blk = pa->pa_pstart;
3615         /*
3616          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3617          * next group when pa is used up
3618          */
3619         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3620                 grp_blk--;
3621
3622         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3623
3624         /*
3625          * possible race:
3626          *
3627          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3628          *                                      find block B in PA
3629          *  copy on-disk bitmap to buddy
3630          *                                      mark B in on-disk bitmap
3631          *                                      drop PA from group
3632          *  mark all PAs in buddy
3633          *
3634          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3635          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3636          * against that pair
3637          */
3638         ext4_lock_group(sb, grp);
3639         list_del(&pa->pa_group_list);
3640         ext4_unlock_group(sb, grp);
3641
3642         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3643         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3644         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3645
3646         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3647 }
3648
3649 /*
3650  * creates new preallocated space for given inode
3651  */
3652 static noinline_for_stack int
3653 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3654 {
3655         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3656         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3657         struct ext4_prealloc_space *pa;
3658         struct ext4_group_info *grp;
3659         struct ext4_inode_info *ei;
3660
3661         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3662         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3663         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3664         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3665
3666         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3667         if (pa == NULL)
3668                 return -ENOMEM;
3669
3670         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3671                 int winl;
3672                 int wins;
3673                 int win;
3674                 int offs;
3675
3676                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3677                  * so, found space must get proper lstart
3678                  * to cover original request */
3679                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3680                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3681
3682                 /* we're limited by original request in that
3683                  * logical block must be covered any way
3684                  * winl is window we can move our chunk within */
3685                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3686
3687                 /* also, we should cover whole original request */
3688                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3689
3690                 /* the smallest one defines real window */
3691                 win = min(winl, wins);
3692
3693                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3694                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3695                 if (offs && offs < win)
3696                         win = offs;
3697
3698                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3699                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3700                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3701                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3702         }
3703
3704         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3705          * allocated blocks for history */
3706         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3707
3708         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3709         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3710         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3711         pa->pa_free = pa->pa_len;
3712         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3713         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3714         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3715         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3716         pa->pa_deleted = 0;
3717         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3718
3719         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3720                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3721         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3722
3723         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3724         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3725
3726         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3727         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3728
3729         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3730         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3731
3732         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3733         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3734         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3735
3736         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3737         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3738         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3739
3740         return 0;
3741 }
3742
3743 /*
3744  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3745  */
3746 static noinline_for_stack int
3747 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3748 {
3749         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3750         struct ext4_locality_group *lg;
3751         struct ext4_prealloc_space *pa;
3752         struct ext4_group_info *grp;
3753
3754         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3755         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3756         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3757         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3758
3759         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3760         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3761         if (pa == NULL)
3762                 return -ENOMEM;
3763
3764         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3765          * allocated blocks for history */
3766         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3767
3768         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3769         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3770         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3771         pa->pa_free = pa->pa_len;
3772         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3773         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3774         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3775         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3776         pa->pa_deleted = 0;
3777         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3778
3779         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3780                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3781         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3782
3783         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3784         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3785
3786         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3787         lg = ac->ac_lg;
3788         BUG_ON(lg == NULL);
3789
3790         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3791         pa->pa_inode = NULL;
3792
3793         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3794         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3795         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3796
3797         /*
3798          * We will later add the new pa to the right bucket
3799          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3800          */
3801         return 0;
3802 }
3803
3804 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3805 {
3806         int err;
3807
3808         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3809                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3810         else
3811                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3812         return err;
3813 }
3814
3815 /*
3816  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3817  * in-core bitmap and buddy.
3818  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3819  * nobody else can find/use it.
3820  * the caller MUST hold group/inode locks.
3821  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3822  */
3823 static noinline_for_stack int
3824 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3825                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3826 {
3827         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3828         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3829         unsigned int end;
3830         unsigned int next;
3831         ext4_group_t group;
3832         ext4_grpblk_t bit;
3833         unsigned long long grp_blk_start;
3834         int free = 0;
3835
3836         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3837         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3838         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3839         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3840         end = bit + pa->pa_len;
3841
3842         while (bit < end) {
3843                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3844                 if (bit >= end)
3845                         break;
3846                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3847                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3848                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3849                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3850                 free += next - bit;
3851
3852                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3853                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3854                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3855                                                next - bit);
3856                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3857                 bit = next + 1;
3858         }
3859         if (free != pa->pa_free) {
3860                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3861                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3862                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3863                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3864                          (unsigned long) pa->pa_len);
3865                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3866                                         free, pa->pa_free);
3867                 /*
3868                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3869                  * from the bitmap and continue.
3870                  */
3871         }
3872         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3873
3874         return 0;
3875 }
3876
3877 static noinline_for_stack int
3878 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3879                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3880 {
3881         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3882         ext4_group_t group;
3883         ext4_grpblk_t bit;
3884
3885         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3886         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3887         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3888         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3889         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3890         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3891         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3892
3893         return 0;
3894 }
3895
3896 /*
3897  * releases all preallocations in given group
3898  *
3899  * first, we need to decide discard policy:
3900  * - when do we discard
3901  *   1) ENOSPC
3902  * - how many do we discard
3903  *   1) how many requested
3904  */
3905 static noinline_for_stack int
3906 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3907                                         ext4_group_t group, int needed)
3908 {
3909         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3910         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3911         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3912         struct list_head list;
3913         struct ext4_buddy e4b;
3914         int err;
3915         int busy = 0;
3916         int free = 0;
3917
3918         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3919
3920         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3921                 return 0;
3922
3923         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3924         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3925                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3926                 ext4_error_err(sb, -err,
3927                                "Error %d reading block bitmap for %u",
3928                                err, group);
3929                 return 0;
3930         }
3931
3932         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3933         if (err) {
3934                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
3935                              err, group);
3936                 put_bh(bitmap_bh);
3937                 return 0;
3938         }
3939
3940         if (needed == 0)
3941                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3942
3943         INIT_LIST_HEAD(&list);
3944 repeat:
3945         ext4_lock_group(sb, group);
3946         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3947                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3948                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3949                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3950                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3951                         busy = 1;
3952                         continue;
3953                 }
3954                 if (pa->pa_deleted) {
3955                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3956                         continue;
3957                 }
3958
3959                 /* seems this one can be freed ... */
3960                 pa->pa_deleted = 1;
3961
3962                 /* we can trust pa_free ... */
3963                 free += pa->pa_free;
3964
3965                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3966
3967                 list_del(&pa->pa_group_list);
3968                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3969         }
3970
3971         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3972         if (free < needed && busy) {
3973                 busy = 0;
3974                 ext4_unlock_group(sb, group);
3975                 cond_resched();
3976                 goto repeat;
3977         }
3978
3979         /* found anything to free? */
3980         if (list_empty(&list)) {
3981                 BUG_ON(free != 0);
3982                 goto out;
3983         }
3984
3985         /* now free all selected PAs */
3986         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3987
3988                 /* remove from object (inode or locality group) */
3989                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3990                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3991                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3992
3993                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3994                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3995                 else
3996                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3997
3998                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3999                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4000         }
4001
4002 out:
4003         ext4_unlock_group(sb, group);
4004         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4005         put_bh(bitmap_bh);
4006         return free;
4007 }
4008
4009 /*
4010  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
4011  *
4012  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
4013  * We don't want another block to be served from the prealloc
4014  * space when we are discarding the inode prealloc space.
4015  *
4016  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
4017  */
4018 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
4019 {
4020         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
4021         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4022         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4023         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4024         ext4_group_t group = 0;
4025         struct list_head list;
4026         struct ext4_buddy e4b;
4027         int err;
4028
4029         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
4030                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
4031                 return;
4032         }
4033
4034         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
4035         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
4036
4037         INIT_LIST_HEAD(&list);
4038
4039 repeat:
4040         /* first, collect all pa's in the inode */
4041         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
4042         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
4043                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
4044                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
4045                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
4046                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4047                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4048                         /* this shouldn't happen often - nobody should
4049                          * use preallocation while we're discarding it */
4050                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4051                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4052                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
4053                                  "uh-oh! used pa while discarding");
4054                         WARN_ON(1);
4055                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4056                         goto repeat;
4057
4058                 }
4059                 if (pa->pa_deleted == 0) {
4060                         pa->pa_deleted = 1;
4061                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4062                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4063                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
4064                         continue;
4065                 }
4066
4067                 /* someone is deleting pa right now */
4068                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4069                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4070
4071                 /* we have to wait here because pa_deleted
4072                  * doesn't mean pa is already unlinked from
4073                  * the list. as we might be called from
4074                  * ->clear_inode() the inode will get freed
4075                  * and concurrent thread which is unlinking
4076                  * pa from inode's list may access already
4077                  * freed memory, bad-bad-bad */
4078
4079                 /* XXX: if this happens too often, we can
4080                  * add a flag to force wait only in case
4081                  * of ->clear_inode(), but not in case of
4082                  * regular truncate */
4083                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4084                 goto repeat;
4085         }
4086         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4087
4088         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4089                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4090                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4091
4092                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4093                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4094                 if (err) {
4095                         ext4_error_err(sb, -err, "Error %d loading buddy information for %u",
4096                                        err, group);
4097                         continue;
4098                 }
4099
4100                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4101                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4102                         err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4103                         ext4_error_err(sb, -err, "Error %d reading block bitmap for %u",
4104                                        err, group);
4105                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4106                         continue;
4107                 }
4108
4109                 ext4_lock_group(sb, group);
4110                 list_del(&pa->pa_group_list);
4111                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4112                 ext4_unlock_group(sb, group);
4113
4114                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4115                 put_bh(bitmap_bh);
4116
4117                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4118                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4119         }
4120 }
4121
4122 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4123 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4124 {
4125         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4126         ext4_group_t ngroups, i;
4127
4128         if (!ext4_mballoc_debug ||
4129             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4130                 return;
4131
4132         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4133                         " Allocation context details:");
4134         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4135                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4136         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4137                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4138                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4139                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4140                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4141                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4142                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4143                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4144                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4145                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4146                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4147                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4148                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4149                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4150                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4151                         (int)ac->ac_criteria);
4152         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4153         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4154         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4155         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4156                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4157                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4158                 ext4_grpblk_t start;
4159                 struct list_head *cur;
4160                 ext4_lock_group(sb, i);
4161                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4162                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4163                                         pa_group_list);
4164                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4165                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4166                                                      NULL, &start);
4167                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4168                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4169                                start, pa->pa_len);
4170                 }
4171                 ext4_unlock_group(sb, i);
4172
4173                 if (grp->bb_free == 0)
4174                         continue;
4175                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4176                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4177         }
4178         printk(KERN_ERR "\n");
4179 }
4180 #else
4181 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4182 {
4183         return;
4184 }
4185 #endif
4186
4187 /*
4188  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4189  * file is determined by the current size or the resulting size after
4190  * allocation which ever is larger
4191  *
4192  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4193  */
4194 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4195 {
4196         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4197         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4198         loff_t size, isize;
4199
4200         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4201                 return;
4202
4203         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4204                 return;
4205
4206         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4207         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4208                 >> bsbits;
4209
4210         if ((size == isize) && !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4211             !inode_is_open_for_write(ac->ac_inode)) {
4212                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4213                 return;
4214         }
4215
4216         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4217                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4218                 return;
4219         }
4220
4221         /* don't use group allocation for large files */
4222         size = max(size, isize);
4223         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4224                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4225                 return;
4226         }
4227
4228         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4229         /*
4230          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4231          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4232          * request from multiple CPUs.
4233          */
4234         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4235
4236         /* we're going to use group allocation */
4237         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4238
4239         /* serialize all allocations in the group */
4240         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4241 }
4242
4243 static noinline_for_stack int
4244 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4245                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4246 {
4247         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4248         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4249         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4250         ext4_group_t group;
4251         unsigned int len;
4252         ext4_fsblk_t goal;
4253         ext4_grpblk_t block;
4254
4255         /* we can't allocate > group size */
4256         len = ar->len;
4257
4258         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4259         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4260                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4261
4262         /* start searching from the goal */
4263         goal = ar->goal;
4264         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4265                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4266                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4267         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4268
4269         /* set up allocation goals */
4270         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4271         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4272         ac->ac_sb = sb;
4273         ac->ac_inode = ar->inode;
4274         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4275         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4276         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4277         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4278         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4279         ac->ac_flags = ar->flags;
4280
4281         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4282          * locality group. this is a policy, actually */
4283         ext4_mb_group_or_file(ac);
4284
4285         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4286                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4287                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4288                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4289                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4290                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4291                         inode_is_open_for_write(ar->inode) ? "" : "non-");
4292         return 0;
4293
4294 }
4295
4296 static noinline_for_stack void
4297 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4298                                         struct ext4_locality_group *lg,
4299                                         int order, int total_entries)
4300 {
4301         ext4_group_t group = 0;
4302         struct ext4_buddy e4b;
4303         struct list_head discard_list;
4304         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4305
4306         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4307
4308         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4309
4310         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4311         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4312                                 pa_inode_list,
4313                                 lockdep_is_held(&lg->lg_prealloc_lock)) {
4314                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4315                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4316                         /*
4317                          * This is the pa that we just used
4318                          * for block allocation. So don't
4319                          * free that
4320                          */
4321                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4322                         continue;
4323                 }
4324                 if (pa->pa_deleted) {
4325                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4326                         continue;
4327                 }
4328                 /* only lg prealloc space */
4329                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4330
4331                 /* seems this one can be freed ... */
4332                 pa->pa_deleted = 1;
4333                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4334
4335                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4336                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4337
4338                 total_entries--;
4339                 if (total_entries <= 5) {
4340                         /*
4341                          * we want to keep only 5 entries
4342                          * allowing it to grow to 8. This
4343                          * mak sure we don't call discard
4344                          * soon for this list.
4345                          */
4346                         break;
4347                 }
4348         }
4349         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4350
4351         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4352                 int err;
4353
4354                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4355                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4356                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4357                 if (err) {
4358                         ext4_error_err(sb, -err, "Error %d loading buddy information for %u",
4359                                        err, group);
4360                         continue;
4361                 }
4362                 ext4_lock_group(sb, group);
4363                 list_del(&pa->pa_group_list);
4364                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4365                 ext4_unlock_group(sb, group);
4366
4367                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4368                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4369                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4370         }
4371 }
4372
4373 /*
4374  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4375  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4376  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4377  *
4378  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4379  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4380  */
4381
4382 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4383 {
4384         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4385         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4386         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4387         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4388
4389         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4390         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4391                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4392                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4393         /* Add the prealloc space to lg */
4394         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4395         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4396                                 pa_inode_list,
4397                                 lockdep_is_held(&lg->lg_prealloc_lock)) {
4398                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4399                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4400                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4401                         continue;
4402                 }
4403                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4404                         /* Add to the tail of the previous entry */
4405                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4406                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4407                         added = 1;
4408                         /*
4409                          * we want to count the total
4410                          * number of entries in the list
4411                          */
4412                 }
4413                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4414                 lg_prealloc_count++;
4415         }
4416         if (!added)
4417                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4418                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4419         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4420
4421         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4422         if (lg_prealloc_count > 8) {
4423                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4424                                                   order, lg_prealloc_count);
4425                 return;
4426         }
4427         return ;
4428 }
4429
4430 /*
4431  * release all resource we used in allocation
4432  */
4433 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4434 {
4435         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4436         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4437         if (pa) {
4438                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4439                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4440                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4441                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4442                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4443                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4444                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4445                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4446                 }
4447         }
4448         if (pa) {
4449                 /*
4450                  * We want to add the pa to the right bucket.
4451                  * Remove it from the list and while adding
4452                  * make sure the list to which we are adding
4453                  * doesn't grow big.
4454                  */
4455                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4456                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4457                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4458                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4459                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4460                 }
4461                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4462         }
4463         if (ac->ac_bitmap_page)
4464                 put_page(ac->ac_bitmap_page);
4465         if (ac->ac_buddy_page)
4466                 put_page(ac->ac_buddy_page);
4467         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4468                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4469         ext4_mb_collect_stats(ac);
4470         return 0;
4471 }
4472
4473 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4474 {
4475         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4476         int ret;
4477         int freed = 0;
4478
4479         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4480         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4481                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4482                 freed += ret;
4483                 needed -= ret;
4484         }
4485
4486         return freed;
4487 }
4488
4489 /*
4490  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4491  * it tries to use preallocation first, then falls back
4492  * to usual allocation
4493  */
4494 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4495                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4496 {
4497         int freed;
4498         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4499         struct ext4_sb_info *sbi;
4500         struct super_block *sb;
4501         ext4_fsblk_t block = 0;
4502         unsigned int inquota = 0;
4503         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4504
4505         might_sleep();
4506         sb = ar->inode->i_sb;
4507         sbi = EXT4_SB(sb);
4508
4509         trace_ext4_request_blocks(ar);
4510
4511         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4512         if (ext4_is_quota_file(ar->inode))
4513                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4514
4515         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4516                 /* Without delayed allocation we need to verify
4517                  * there is enough free blocks to do block allocation
4518                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4519                  */
4520                 while (ar->len &&
4521                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4522
4523                         /* let others to free the space */
4524                         cond_resched();
4525                         ar->len = ar->len >> 1;
4526                 }
4527                 if (!ar->len) {
4528                         *errp = -ENOSPC;
4529                         return 0;
4530                 }
4531                 reserv_clstrs = ar->len;
4532                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4533                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4534                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4535                 } else {
4536                         while (ar->len &&
4537                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4538                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4539
4540                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4541                                 ar->len--;
4542                         }
4543                 }
4544                 inquota = ar->len;
4545                 if (ar->len == 0) {
4546                         *errp = -EDQUOT;
4547                         goto out;
4548                 }
4549         }
4550
4551         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4552         if (!ac) {
4553                 ar->len = 0;
4554                 *errp = -ENOMEM;
4555                 goto out;
4556         }
4557
4558         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4559         if (*errp) {
4560                 ar->len = 0;
4561                 goto out;
4562         }
4563
4564         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4565         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4566                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4567                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4568 repeat:
4569                 /* allocate space in core */
4570                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4571                 if (*errp)
4572                         goto discard_and_exit;
4573
4574                 /* as we've just preallocated more space than
4575                  * user requested originally, we store allocated
4576                  * space in a special descriptor */
4577                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4578                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4579                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4580                 if (*errp) {
4581                 discard_and_exit:
4582                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4583                         goto errout;
4584                 }
4585         }
4586         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4587                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4588                 if (*errp) {
4589                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4590                         goto errout;
4591                 } else {
4592                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4593                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4594                 }
4595         } else {
4596                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4597                 if (freed)
4598                         goto repeat;
4599                 *errp = -ENOSPC;
4600         }
4601
4602 errout:
4603         if (*errp) {
4604                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4605                 ar->len = 0;
4606                 ext4_mb_show_ac(ac);
4607         }
4608         ext4_mb_release_context(ac);
4609 out:
4610         if (ac)
4611                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4612         if (inquota && ar->len < inquota)
4613                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4614         if (!ar->len) {
4615                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4616                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4617                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4618                                                 reserv_clstrs);
4619         }
4620
4621         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4622
4623         return block;
4624 }
4625
4626 /*
4627  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4628  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4629  * AND the blocks are associated with the same group.
4630  */
4631 static void ext4_try_merge_freed_extent(struct ext4_sb_info *sbi,
4632                                         struct ext4_free_data *entry,
4633                                         struct ext4_free_data *new_entry,
4634                                         struct rb_root *entry_rb_root)
4635 {
4636         if ((entry->efd_tid != new_entry->efd_tid) ||
4637             (entry->efd_group != new_entry->efd_group))
4638                 return;
4639         if (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count ==
4640             new_entry->efd_start_cluster) {
4641                 new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4642                 new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4643         } else if (new_entry->efd_start_cluster + new_entry->efd_count ==
4644                    entry->efd_start_cluster) {
4645                 new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4646         } else
4647                 return;
4648         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4649         list_del(&entry->efd_list);
4650         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4651         rb_erase(&entry->efd_node, entry_rb_root);
4652         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4653 }
4654
4655 static noinline_for_stack int
4656 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4657                       struct ext4_free_data *new_entry)
4658 {
4659         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4660         ext4_grpblk_t cluster;
4661         ext4_grpblk_t clusters = new_entry->efd_count;
4662         struct ext4_free_data *entry;
4663         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4664         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4665         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4666         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4667         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4668
4669         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4670         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4671         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4672
4673         new_node = &new_entry->efd_node;
4674         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4675
4676         if (!*n) {
4677                 /* first free block exent. We need to
4678                    protect buddy cache from being freed,
4679                  * otherwise we'll refresh it from
4680                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4681                  * blocks */
4682                 get_page(e4b->bd_buddy_page);
4683                 get_page(e4b->bd_bitmap_page);
4684         }
4685         while (*n) {
4686                 parent = *n;
4687                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4688                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4689                         n = &(*n)->rb_left;
4690                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4691                         n = &(*n)->rb_right;
4692                 else {
4693                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4694                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4695                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4696                                 "Block already on to-be-freed list");
4697                         return 0;
4698                 }
4699         }
4700
4701         rb_link_node(new_node, parent, n);
4702         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4703
4704         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4705         node = rb_prev(new_node);
4706         if (node) {
4707                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4708                 ext4_try_merge_freed_extent(sbi, entry, new_entry,
4709                                             &(db->bb_free_root));
4710         }
4711
4712         node = rb_next(new_node);
4713         if (node) {
4714                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4715                 ext4_try_merge_freed_extent(sbi, entry, new_entry,
4716                                             &(db->bb_free_root));
4717         }
4718
4719         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4720         list_add_tail(&new_entry->efd_list, &sbi->s_freed_data_list);
4721         sbi->s_mb_free_pending += clusters;
4722         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4723         return 0;
4724 }
4725
4726 /**
4727  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4728  * @handle:             handle for this transaction
4729  * @inode:              inode
4730  * @bh:                 optional buffer of the block to be freed
4731  * @block:              starting physical block to be freed
4732  * @count:              number of blocks to be freed
4733  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4734  */
4735 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4736                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4737                       unsigned long count, int flags)
4738 {
4739         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4740         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4741         struct ext4_group_desc *gdp;
4742         unsigned int overflow;
4743         ext4_grpblk_t bit;
4744         struct buffer_head *gd_bh;
4745         ext4_group_t block_group;
4746         struct ext4_sb_info *sbi;
4747         struct ext4_buddy e4b;
4748         unsigned int count_clusters;
4749         int err = 0;
4750         int ret;
4751
4752         might_sleep();
4753         if (bh) {
4754                 if (block)
4755                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4756                 else
4757                         block = bh->b_blocknr;
4758         }
4759
4760         sbi = EXT4_SB(sb);
4761         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4762             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4763                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4764                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4765                 goto error_return;
4766         }
4767
4768         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4769         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4770
4771         if (bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4772                 BUG_ON(count > 1);
4773
4774                 ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4775                             inode, bh, block);
4776         }
4777
4778         /*
4779          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4780          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4781          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4782          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4783          * requested to avoid doing so.
4784          */
4785         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4786         if (overflow) {
4787                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4788                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4789                         block += overflow;
4790                         if (count > overflow)
4791                                 count -= overflow;
4792                         else
4793                                 return;
4794                 } else {
4795                         block -= overflow;
4796                         count += overflow;
4797                 }
4798         }
4799         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4800         if (overflow) {
4801                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4802                         if (count > overflow)
4803                                 count -= overflow;
4804                         else
4805                                 return;
4806                 } else
4807                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4808         }
4809
4810         if (!bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4811                 int i;
4812                 int is_metadata = flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4813
4814                 for (i = 0; i < count; i++) {
4815                         cond_resched();
4816                         if (is_metadata)
4817                                 bh = sb_find_get_block(inode->i_sb, block + i);
4818                         ext4_forget(handle, is_metadata, inode, bh, block + i);
4819                 }
4820         }
4821
4822 do_more:
4823         overflow = 0;
4824         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4825
4826         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4827                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4828                 return;
4829
4830         /*
4831          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4832          * boundary.
4833          */
4834         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4835                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4836                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4837                 count -= overflow;
4838         }
4839         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4840         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4841         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4842                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4843                 bitmap_bh = NULL;
4844                 goto error_return;
4845         }
4846         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4847         if (!gdp) {
4848                 err = -EIO;
4849                 goto error_return;
4850         }
4851
4852         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4853             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4854             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4855                      sbi->s_itb_per_group) ||
4856             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4857                      sbi->s_itb_per_group)) {
4858
4859                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4860                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4861                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4862                 goto error_return;
4863         }
4864
4865         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4866         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4867         if (err)
4868                 goto error_return;
4869
4870         /*
4871          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4872          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4873          * using it
4874          */
4875         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4876         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4877         if (err)
4878                 goto error_return;
4879 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4880         {
4881                 int i;
4882                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4883                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4884         }
4885 #endif
4886         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4887
4888         /* __GFP_NOFAIL: retry infinitely, ignore TIF_MEMDIE and memcg limit. */
4889         err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, block_group, &e4b,
4890                                      GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4891         if (err)
4892                 goto error_return;
4893
4894         /*
4895          * We need to make sure we don't reuse the freed block until after the
4896          * transaction is committed. We make an exception if the inode is to be
4897          * written in writeback mode since writeback mode has weak data
4898          * consistency guarantees.
4899          */
4900         if (ext4_handle_valid(handle) &&
4901             ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) ||
4902              !ext4_should_writeback_data(inode))) {
4903                 struct ext4_free_data *new_entry;
4904                 /*
4905                  * We use __GFP_NOFAIL because ext4_free_blocks() is not allowed
4906                  * to fail.
4907                  */
4908                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep,
4909                                 GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4910                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4911                 new_entry->efd_group = block_group;
4912                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4913                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4914
4915                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4916                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4917                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4918         } else {
4919                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4920                  * with group lock held. generate_buddy look at
4921                  * them with group lock_held
4922                  */
4923                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4924                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count,
4925                                                  NULL);
4926                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4927                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4928                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4929                                          " with %d", block_group, bit, count,
4930                                          err);
4931                 } else
4932                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4933
4934                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4935                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4936                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4937         }
4938
4939         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4940         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4941         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4942         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4943         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4944
4945         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4946                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4947                 atomic64_add(count_clusters,
4948                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
4949                                                   flex_group)->free_clusters);
4950         }
4951
4952         /*
4953          * on a bigalloc file system, defer the s_freeclusters_counter
4954          * update to the caller (ext4_remove_space and friends) so they
4955          * can determine if a cluster freed here should be rereserved
4956          */
4957         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_RERESERVE_CLUSTER)) {
4958                 if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4959                         dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4960                 percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4961                                    count_clusters);
4962         }
4963
4964         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4965
4966         /* We dirtied the bitmap block */
4967         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4968         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4969
4970         /* And the group descriptor block */
4971         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4972         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4973         if (!err)
4974                 err = ret;
4975
4976         if (overflow && !err) {
4977                 block += count;
4978                 count = overflow;
4979                 put_bh(bitmap_bh);
4980                 goto do_more;
4981         }
4982 error_return:
4983         brelse(bitmap_bh);
4984         ext4_std_error(sb, err);
4985         return;
4986 }
4987
4988 /**
4989  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4990  * @handle:                     handle to this transaction
4991  * @sb:                         super block
4992  * @block:                      start physical block to add to the block group
4993  * @count:                      number of blocks to free
4994  *
4995  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4996  */
4997 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4998                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4999 {
5000         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
5001         struct buffer_head *gd_bh;
5002         ext4_group_t block_group;
5003         ext4_grpblk_t bit;
5004         unsigned int i;
5005         struct ext4_group_desc *desc;
5006         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
5007         struct ext4_buddy e4b;
5008         int err = 0, ret, free_clusters_count;
5009         ext4_grpblk_t clusters_freed;
5010         ext4_fsblk_t first_cluster = EXT4_B2C(sbi, block);
5011         ext4_fsblk_t last_cluster = EXT4_B2C(sbi, block + count - 1);
5012         unsigned long cluster_count = last_cluster - first_cluster + 1;
5013
5014         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
5015
5016         if (count == 0)
5017                 return 0;
5018
5019         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
5020         /*
5021          * Check to see if we are freeing blocks across a group
5022          * boundary.
5023          */
5024         if (bit + cluster_count > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
5025                 ext4_warning(sb, "too many blocks added to group %u",
5026                              block_group);
5027                 err = -EINVAL;
5028                 goto error_return;
5029         }
5030
5031         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
5032         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
5033                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
5034                 bitmap_bh = NULL;
5035                 goto error_return;
5036         }
5037
5038         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
5039         if (!desc) {
5040                 err = -EIO;
5041                 goto error_return;
5042         }
5043
5044         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
5045             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
5046             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
5047             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
5048                      sbi->s_itb_per_group)) {
5049                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
5050                            "Block = %llu, count = %lu",
5051                            block, count);
5052                 err = -EINVAL;
5053                 goto error_return;
5054         }
5055
5056         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
5057         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
5058         if (err)
5059                 goto error_return;
5060
5061         /*
5062          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
5063          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
5064          * using it
5065          */
5066         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
5067         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
5068         if (err)
5069                 goto error_return;
5070
5071         for (i = 0, clusters_freed = 0; i < cluster_count; i++) {
5072                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
5073                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
5074                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
5075                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
5076                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
5077                 } else {
5078                         clusters_freed++;
5079                 }
5080         }
5081
5082         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
5083         if (err)
5084                 goto error_return;
5085
5086         /*
5087          * need to update group_info->bb_free and bitmap
5088          * with group lock held. generate_buddy look at
5089          * them with group lock_held
5090          */
5091         ext4_lock_group(sb, block_group);
5092         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, cluster_count);
5093         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, cluster_count);
5094         free_clusters_count = clusters_freed +
5095                 ext4_free_group_clusters(sb, desc);
5096         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, free_clusters_count);
5097         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
5098         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
5099         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5100         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
5101                            clusters_freed);
5102
5103         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5104                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
5105                 atomic64_add(clusters_freed,
5106                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
5107                                                   flex_group)->free_clusters);
5108         }
5109
5110         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5111
5112         /* We dirtied the bitmap block */
5113         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5114         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5115
5116         /* And the group descriptor block */
5117         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5118         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5119         if (!err)
5120                 err = ret;
5121
5122 error_return:
5123         brelse(bitmap_bh);
5124         ext4_std_error(sb, err);
5125         return err;
5126 }
5127
5128 /**
5129  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5130  * @sb:         super block for the file system
5131  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5132  * @count:      number of blocks to TRIM
5133  * @group:      alloc. group we are working with
5134  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5135  *
5136  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5137  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5138  * be called with under the group lock.
5139  */
5140 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5141                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5142 __releases(bitlock)
5143 __acquires(bitlock)
5144 {
5145         struct ext4_free_extent ex;
5146         int ret = 0;
5147
5148         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5149
5150         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5151
5152         ex.fe_start = start;
5153         ex.fe_group = group;
5154         ex.fe_len = count;
5155
5156         /*
5157          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5158          * being trimmed.
5159          */
5160         mb_mark_used(e4b, &ex);
5161         ext4_unlock_group(sb, group);
5162         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count, NULL);
5163         ext4_lock_group(sb, group);
5164         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5165         return ret;
5166 }
5167
5168 /**
5169  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5170  * @sb:                 super block for file system
5171  * @group:              group to be trimmed
5172  * @start:              first group block to examine
5173  * @max:                last group block to examine
5174  * @minblocks:          minimum extent block count
5175  *
5176  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5177  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5178  * the extent.
5179  *
5180  *
5181  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5182  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5183  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5184  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5185  */
5186 static ext4_grpblk_t
5187 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5188                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5189                    ext4_grpblk_t minblocks)
5190 {
5191         void *bitmap;
5192         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5193         struct ext4_buddy e4b;
5194         int ret = 0;
5195
5196         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5197
5198         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5199         if (ret) {
5200                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
5201                              ret, group);
5202                 return ret;
5203         }
5204         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5205
5206         ext4_lock_group(sb, group);
5207         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5208             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5209                 goto out;
5210
5211         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5212                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5213
5214         while (start <= max) {
5215                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5216                 if (start > max)
5217                         break;
5218                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5219
5220                 if ((next - start) >= minblocks) {
5221                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5222                                                next - start, group, &e4b);
5223                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5224                                 break;
5225                         ret = 0;
5226                         count += next - start;
5227                 }
5228                 free_count += next - start;
5229                 start = next + 1;
5230
5231                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5232                         count = -ERESTARTSYS;
5233                         break;
5234                 }
5235
5236                 if (need_resched()) {
5237                         ext4_unlock_group(sb, group);
5238                         cond_resched();
5239                         ext4_lock_group(sb, group);
5240                 }
5241
5242                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5243                         break;
5244         }
5245
5246         if (!ret) {
5247                 ret = count;
5248                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5249         }
5250 out:
5251         ext4_unlock_group(sb, group);
5252         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5253
5254         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5255                 count, group);
5256
5257         return ret;
5258 }
5259
5260 /**
5261  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5262  * @sb:                 superblock for filesystem
5263  * @range:              fstrim_range structure
5264  *
5265  * start:       First Byte to trim
5266  * len:         number of Bytes to trim from start
5267  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5268  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5269  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5270  * is invoked to trim all free space.
5271  */
5272 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5273 {
5274         struct ext4_group_info *grp;
5275         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5276         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5277         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5278         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5279                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5280         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5281         int ret = 0;
5282
5283         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5284         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5285         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5286                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5287
5288         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5289             start >= max_blks ||
5290             range->len < sb->s_blocksize)
5291                 return -EINVAL;
5292         if (end >= max_blks)
5293                 end = max_blks - 1;
5294         if (end <= first_data_blk)
5295                 goto out;
5296         if (start < first_data_blk)
5297                 start = first_data_blk;
5298
5299         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5300         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5301                                      &first_group, &first_cluster);
5302         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5303                                      &last_group, &last_cluster);
5304
5305         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5306         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5307
5308         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5309                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5310                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5311                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5312                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS);
5313                         if (ret)
5314                                 break;
5315                 }
5316
5317                 /*
5318                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5319                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5320                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5321                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5322                  */
5323                 if (group == last_group)
5324                         end = last_cluster;
5325
5326                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5327                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5328                                                 end, minlen);
5329                         if (cnt < 0) {
5330                                 ret = cnt;
5331                                 break;
5332                         }
5333                         trimmed += cnt;
5334                 }
5335
5336                 /*
5337                  * For every group except the first one, we are sure
5338                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5339                  */
5340                 first_cluster = 0;
5341         }
5342
5343         if (!ret)
5344                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5345
5346 out:
5347         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5348         return ret;
5349 }
5350
5351 /* Iterate all the free extents in the group. */
5352 int
5353 ext4_mballoc_query_range(
5354         struct super_block              *sb,
5355         ext4_group_t                    group,
5356         ext4_grpblk_t                   start,
5357         ext4_grpblk_t                   end,
5358         ext4_mballoc_query_range_fn     formatter,
5359         void                            *priv)
5360 {
5361         void                            *bitmap;
5362         ext4_grpblk_t                   next;
5363         struct ext4_buddy               e4b;
5364         int                             error;
5365
5366         error = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5367         if (error)
5368                 return error;
5369         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5370
5371         ext4_lock_group(sb, group);
5372
5373         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5374                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5375         if (end >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
5376                 end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5377
5378         while (start <= end) {
5379                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, end + 1, start);
5380                 if (start > end)
5381                         break;
5382                 next = mb_find_next_bit(bitmap, end + 1, start);
5383
5384                 ext4_unlock_group(sb, group);
5385                 error = formatter(sb, group, start, next - start, priv);
5386                 if (error)
5387                         goto out_unload;
5388                 ext4_lock_group(sb, group);
5389
5390                 start = next + 1;
5391         }
5392
5393         ext4_unlock_group(sb, group);
5394 out_unload:
5395         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5396
5397         return error;
5398 }