powerpc/perf/hv-24x7: Move cpumask file to top folder of hv-24x7 driver
[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 /*
22  * MUSTDO:
23  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
24  *   - search for metadata in few groups
25  *
26  * TODO v4:
27  *   - normalization should take into account whether file is still open
28  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
29  *   - don't normalize tails
30  *   - quota
31  *   - reservation for superuser
32  *
33  * TODO v3:
34  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
35  *   - track min/max extents in each group for better group selection
36  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
37  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
38  *   - error handling
39  */
40
41 /*
42  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
43  * near to the goal(block) value specified.
44  *
45  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
46  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
47  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
48  * would have after allocation, or the current file size, which ever
49  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
50  * select to use the group preallocation. The default value of
51  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
52  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
53  * terms of number of blocks.
54  *
55  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
56  * ensure that we have small files closer together on the disk.
57  *
58  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
59  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
60  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
61  * represented as:
62  *
63  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
64  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
65  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
66  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
67  *
68  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
69  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
70  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
71  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
72  *
73  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
74  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
75  * pa_free.
76  *
77  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
78  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
79  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
80  *
81  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
82  *
83  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
84  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
85  *
86  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
87  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
88  *
89  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
90  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
91  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
92  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
93  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
94  * we can access them through the page cache. The information regarding
95  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
96  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
97  * inode as:
98  *
99  *  {                        page                        }
100  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
101  *
102  *
103  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
104  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_SIZE /
105  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
106  * which is blocks_per_page/2
107  *
108  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
109  * away when the filesystem is unmounted.
110  *
111  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
112  * to locate that many free blocks we return with additional information
113  * regarding rest of the contiguous physical block available
114  *
115  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
116  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
117  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
118  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
119  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
120  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
121  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
122  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
123  * 512 blocks. This can be tuned via
124  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
125  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
126  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
127  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
128  * greater than the default mb_group_prealloc.
129  *
130  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
131  *
132  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
133  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
134  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
135  *
136  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
137  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
138  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
139  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
140  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
141  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
142  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
143  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
144  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
145  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
146  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
147  * the group specified as the goal value in allocation context via
148  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
149  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
150  * checked.
151  *
152  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
153  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
154  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
155  * subsequent request.
156  */
157
158 /*
159  * mballoc operates on the following data:
160  *  - on-disk bitmap
161  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
162  *  - preallocation descriptors (PAs)
163  *
164  * there are two types of preallocations:
165  *  - inode
166  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
167  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
168  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
169  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
170  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
171  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
172  *    also means that freeing any block within descriptor's range
173  *    must discard all preallocated blocks.
174  *  - locality group
175  *    assigned to specific locality group which does not translate to
176  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
177  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
178  *    it's consumed from the beginning to the end.
179  *
180  * relation between them can be expressed as:
181  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
182  *
183  * this mean blocks mballoc considers used are:
184  *  - allocated blocks (persistent)
185  *  - preallocated blocks (non-persistent)
186  *
187  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
188  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
189  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
190  *
191  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
192  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
193  *
194  * all operations can be expressed as:
195  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
196  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
197  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
198  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
199  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
200  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
201  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
202  *        is used in real operation because we can't know actual used
203  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
204  *
205  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
206  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
207  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
208  * the following knowledge:
209  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
210  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
211  *     nobody can re-allocate that block
212  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
213  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
214  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
215  *     block
216  *
217  * so, now we're building a concurrency table:
218  *  - init buddy vs.
219  *    - new PA
220  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
221  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
222  *    - use inode PA
223  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
224  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
225  *    - discard inode PA
226  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
227  *    - use locality group PA
228  *      again PA-=N must be serialized with init
229  *    - discard locality group PA
230  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
231  *  - new PA vs.
232  *    - use inode PA
233  *      i_data_sem serializes them
234  *    - discard inode PA
235  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
236  *    - use locality group PA
237  *      some mutex should serialize them
238  *    - discard locality group PA
239  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
240  *  - use inode PA
241  *    - use inode PA
242  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
243  *    - discard inode PA
244  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
245  *    - use locality group PA
246  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
247  *    - discard locality group PA
248  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
249  *
250  * now we're ready to make few consequences:
251  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
252  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
253  *  - PA changes only after on-disk bitmap
254  *  - discard must not compete with init. either init is done before
255  *    any discard or they're serialized somehow
256  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
257  *
258  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
259  * in this case, but we should care about concurrent init
260  *
261  */
262
263  /*
264  * Logic in few words:
265  *
266  *  - allocation:
267  *    load group
268  *    find blocks
269  *    mark bits in on-disk bitmap
270  *    release group
271  *
272  *  - use preallocation:
273  *    find proper PA (per-inode or group)
274  *    load group
275  *    mark bits in on-disk bitmap
276  *    release group
277  *    release PA
278  *
279  *  - free:
280  *    load group
281  *    mark bits in on-disk bitmap
282  *    release group
283  *
284  *  - discard preallocations in group:
285  *    mark PAs deleted
286  *    move them onto local list
287  *    load on-disk bitmap
288  *    load group
289  *    remove PA from object (inode or locality group)
290  *    mark free blocks in-core
291  *
292  *  - discard inode's preallocations:
293  */
294
295 /*
296  * Locking rules
297  *
298  * Locks:
299  *  - bitlock on a group        (group)
300  *  - object (inode/locality)   (object)
301  *  - per-pa lock               (pa)
302  *
303  * Paths:
304  *  - new pa
305  *    object
306  *    group
307  *
308  *  - find and use pa:
309  *    pa
310  *
311  *  - release consumed pa:
312  *    pa
313  *    group
314  *    object
315  *
316  *  - generate in-core bitmap:
317  *    group
318  *        pa
319  *
320  *  - discard all for given object (inode, locality group):
321  *    object
322  *        pa
323  *    group
324  *
325  *  - discard all for given group:
326  *    group
327  *        pa
328  *    group
329  *        object
330  *
331  */
332 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
333 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
334 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
335
336 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
337  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
338  * each unique s_blocksize_bits */
339 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
340 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
341
342 static const char * const ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
343         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
344         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
345         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
346 };
347
348 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
349                                         ext4_group_t group);
350 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
351                                                 ext4_group_t group);
352 static void ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac);
353
354 /*
355  * The algorithm using this percpu seq counter goes below:
356  * 1. We sample the percpu discard_pa_seq counter before trying for block
357  *    allocation in ext4_mb_new_blocks().
358  * 2. We increment this percpu discard_pa_seq counter when we either allocate
359  *    or free these blocks i.e. while marking those blocks as used/free in
360  *    mb_mark_used()/mb_free_blocks().
361  * 3. We also increment this percpu seq counter when we successfully identify
362  *    that the bb_prealloc_list is not empty and hence proceed for discarding
363  *    of those PAs inside ext4_mb_discard_group_preallocations().
364  *
365  * Now to make sure that the regular fast path of block allocation is not
366  * affected, as a small optimization we only sample the percpu seq counter
367  * on that cpu. Only when the block allocation fails and when freed blocks
368  * found were 0, that is when we sample percpu seq counter for all cpus using
369  * below function ext4_get_discard_pa_seq_sum(). This happens after making
370  * sure that all the PAs on grp->bb_prealloc_list got freed or if it's empty.
371  */
372 static DEFINE_PER_CPU(u64, discard_pa_seq);
373 static inline u64 ext4_get_discard_pa_seq_sum(void)
374 {
375         int __cpu;
376         u64 __seq = 0;
377
378         for_each_possible_cpu(__cpu)
379                 __seq += per_cpu(discard_pa_seq, __cpu);
380         return __seq;
381 }
382
383 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
384 {
385 #if BITS_PER_LONG == 64
386         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
387         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
388 #elif BITS_PER_LONG == 32
389         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
390         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
391 #else
392 #error "how many bits you are?!"
393 #endif
394         return addr;
395 }
396
397 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
398 {
399         /*
400          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
401          * needs unsigned long aligned address
402          */
403         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
404         return ext4_test_bit(bit, addr);
405 }
406
407 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
408 {
409         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
410         ext4_set_bit(bit, addr);
411 }
412
413 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
414 {
415         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
416         ext4_clear_bit(bit, addr);
417 }
418
419 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
420 {
421         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
422         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
423 }
424
425 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
426 {
427         int fix = 0, ret, tmpmax;
428         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
429         tmpmax = max + fix;
430         start += fix;
431
432         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
433         if (ret > max)
434                 return max;
435         return ret;
436 }
437
438 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
439 {
440         int fix = 0, ret, tmpmax;
441         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
442         tmpmax = max + fix;
443         start += fix;
444
445         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
446         if (ret > max)
447                 return max;
448         return ret;
449 }
450
451 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
452 {
453         char *bb;
454
455         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
456         BUG_ON(max == NULL);
457
458         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
459                 *max = 0;
460                 return NULL;
461         }
462
463         /* at order 0 we see each particular block */
464         if (order == 0) {
465                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
466                 return e4b->bd_bitmap;
467         }
468
469         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
470         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
471
472         return bb;
473 }
474
475 #ifdef DOUBLE_CHECK
476 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
477                            int first, int count)
478 {
479         int i;
480         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
481
482         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
483                 return;
484         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
485         for (i = 0; i < count; i++) {
486                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
487                         ext4_fsblk_t blocknr;
488
489                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
490                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
491                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
492                                               inode ? inode->i_ino : 0,
493                                               blocknr,
494                                               "freeing block already freed "
495                                               "(bit %u)",
496                                               first + i);
497                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
498                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
499                 }
500                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
501         }
502 }
503
504 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
505 {
506         int i;
507
508         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
509                 return;
510         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
511         for (i = 0; i < count; i++) {
512                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
513                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
514         }
515 }
516
517 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
518 {
519         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
520                 return;
521         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
522                 unsigned char *b1, *b2;
523                 int i;
524                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
525                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
526                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
527                         if (b1[i] != b2[i]) {
528                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
529                                          "corruption in group %u "
530                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
531                                          "on disk/prealloc",
532                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
533                                 BUG();
534                         }
535                 }
536         }
537 }
538
539 static void mb_group_bb_bitmap_alloc(struct super_block *sb,
540                         struct ext4_group_info *grp, ext4_group_t group)
541 {
542         struct buffer_head *bh;
543
544         grp->bb_bitmap = kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
545         if (!grp->bb_bitmap)
546                 return;
547
548         bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
549         if (IS_ERR_OR_NULL(bh)) {
550                 kfree(grp->bb_bitmap);
551                 grp->bb_bitmap = NULL;
552                 return;
553         }
554
555         memcpy(grp->bb_bitmap, bh->b_data, sb->s_blocksize);
556         put_bh(bh);
557 }
558
559 static void mb_group_bb_bitmap_free(struct ext4_group_info *grp)
560 {
561         kfree(grp->bb_bitmap);
562 }
563
564 #else
565 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
566                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
567 {
568         return;
569 }
570 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
571                                                 int first, int count)
572 {
573         return;
574 }
575 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
576 {
577         return;
578 }
579
580 static inline void mb_group_bb_bitmap_alloc(struct super_block *sb,
581                         struct ext4_group_info *grp, ext4_group_t group)
582 {
583         return;
584 }
585
586 static inline void mb_group_bb_bitmap_free(struct ext4_group_info *grp)
587 {
588         return;
589 }
590 #endif
591
592 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
593
594 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
595 do {                                                                    \
596         if (!(assert)) {                                                \
597                 printk(KERN_EMERG                                       \
598                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
599                         function, file, line, # assert);                \
600                 BUG();                                                  \
601         }                                                               \
602 } while (0)
603
604 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
605                                 const char *function, int line)
606 {
607         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
608         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
609         int max;
610         int max2;
611         int i;
612         int j;
613         int k;
614         int count;
615         struct ext4_group_info *grp;
616         int fragments = 0;
617         int fstart;
618         struct list_head *cur;
619         void *buddy;
620         void *buddy2;
621
622         {
623                 static int mb_check_counter;
624                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
625                         return 0;
626         }
627
628         while (order > 1) {
629                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
630                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
631                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
632                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
633                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
634                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
635
636                 count = 0;
637                 for (i = 0; i < max; i++) {
638
639                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
640                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
641                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
642                                         MB_CHECK_ASSERT(
643                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
644                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
645                                         MB_CHECK_ASSERT(
646                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
647                                 }
648                                 continue;
649                         }
650
651                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
652                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
653                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
654
655                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
656                                 k = (i * (1 << order)) + j;
657                                 MB_CHECK_ASSERT(
658                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
659                         }
660                         count++;
661                 }
662                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
663                 order--;
664         }
665
666         fstart = -1;
667         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
668         for (i = 0; i < max; i++) {
669                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
670                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
671                         if (fstart == -1) {
672                                 fragments++;
673                                 fstart = i;
674                         }
675                         continue;
676                 }
677                 fstart = -1;
678                 /* check used bits only */
679                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
680                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
681                         k = i >> j;
682                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
683                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
684                 }
685         }
686         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
687         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
688
689         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
690         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
691                 ext4_group_t groupnr;
692                 struct ext4_prealloc_space *pa;
693                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
694                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
695                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
696                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
697                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
698         }
699         return 0;
700 }
701 #undef MB_CHECK_ASSERT
702 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
703                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
704 #else
705 #define mb_check_buddy(e4b)
706 #endif
707
708 /*
709  * Divide blocks started from @first with length @len into
710  * smaller chunks with power of 2 blocks.
711  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
712  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
713  */
714 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
715                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
716                                         struct ext4_group_info *grp)
717 {
718         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
719         ext4_grpblk_t min;
720         ext4_grpblk_t max;
721         ext4_grpblk_t chunk;
722         unsigned int border;
723
724         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
725
726         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
727
728         while (len > 0) {
729                 /* find how many blocks can be covered since this position */
730                 max = ffs(first | border) - 1;
731
732                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
733                 min = fls(len) - 1;
734
735                 if (max < min)
736                         min = max;
737                 chunk = 1 << min;
738
739                 /* mark multiblock chunks only */
740                 grp->bb_counters[min]++;
741                 if (min > 0)
742                         mb_clear_bit(first >> min,
743                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
744
745                 len -= chunk;
746                 first += chunk;
747         }
748 }
749
750 /*
751  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
752  * group.
753  */
754 static void
755 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
756 {
757         int i;
758         int bits;
759
760         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
761
762         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
763         for (i = bits; i >= 0; i--) {
764                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
765                         grp->bb_largest_free_order = i;
766                         break;
767                 }
768         }
769 }
770
771 static noinline_for_stack
772 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
773                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
774 {
775         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
776         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
777         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
778         ext4_grpblk_t i = 0;
779         ext4_grpblk_t first;
780         ext4_grpblk_t len;
781         unsigned free = 0;
782         unsigned fragments = 0;
783         unsigned long long period = get_cycles();
784
785         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
786          * of on-disk bitmap and preallocations */
787         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
788         grp->bb_first_free = i;
789         while (i < max) {
790                 fragments++;
791                 first = i;
792                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
793                 len = i - first;
794                 free += len;
795                 if (len > 1)
796                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
797                 else
798                         grp->bb_counters[0]++;
799                 if (i < max)
800                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
801         }
802         grp->bb_fragments = fragments;
803
804         if (free != grp->bb_free) {
805                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
806                                       "block bitmap and bg descriptor "
807                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
808                                       free, grp->bb_free);
809                 /*
810                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
811                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
812                  */
813                 grp->bb_free = free;
814                 ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, group,
815                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
816         }
817         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
818
819         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
820
821         period = get_cycles() - period;
822         spin_lock(&sbi->s_bal_lock);
823         sbi->s_mb_buddies_generated++;
824         sbi->s_mb_generation_time += period;
825         spin_unlock(&sbi->s_bal_lock);
826 }
827
828 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
829 {
830         int count;
831         int order = 1;
832         void *buddy;
833
834         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
835                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
836         }
837         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
838         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
839                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
840                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
841
842         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
843                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
844 }
845
846 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
847  * for convenience. The information regarding each group
848  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
849  * block bitmap and buddy information. The information are
850  * stored in the inode as
851  *
852  * {                        page                        }
853  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
854  *
855  *
856  * one block each for bitmap and buddy information.
857  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
858  * contain blocks_per_page (PAGE_SIZE / blocksize)  blocks.
859  * So it can have information regarding groups_per_page which
860  * is blocks_per_page/2
861  *
862  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
863  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
864  */
865
866 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore, gfp_t gfp)
867 {
868         ext4_group_t ngroups;
869         int blocksize;
870         int blocks_per_page;
871         int groups_per_page;
872         int err = 0;
873         int i;
874         ext4_group_t first_group, group;
875         int first_block;
876         struct super_block *sb;
877         struct buffer_head *bhs;
878         struct buffer_head **bh = NULL;
879         struct inode *inode;
880         char *data;
881         char *bitmap;
882         struct ext4_group_info *grinfo;
883
884         inode = page->mapping->host;
885         sb = inode->i_sb;
886         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
887         blocksize = i_blocksize(inode);
888         blocks_per_page = PAGE_SIZE / blocksize;
889
890         mb_debug(sb, "init page %lu\n", page->index);
891
892         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
893         if (groups_per_page == 0)
894                 groups_per_page = 1;
895
896         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
897         if (groups_per_page > 1) {
898                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
899                 bh = kzalloc(i, gfp);
900                 if (bh == NULL) {
901                         err = -ENOMEM;
902                         goto out;
903                 }
904         } else
905                 bh = &bhs;
906
907         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
908
909         /* read all groups the page covers into the cache */
910         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
911                 if (group >= ngroups)
912                         break;
913
914                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
915                 /*
916                  * If page is uptodate then we came here after online resize
917                  * which added some new uninitialized group info structs, so
918                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
919                  * which may be currently in use by an allocating task.
920                  */
921                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
922                         bh[i] = NULL;
923                         continue;
924                 }
925                 bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group);
926                 if (IS_ERR(bh[i])) {
927                         err = PTR_ERR(bh[i]);
928                         bh[i] = NULL;
929                         goto out;
930                 }
931                 mb_debug(sb, "read bitmap for group %u\n", group);
932         }
933
934         /* wait for I/O completion */
935         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
936                 int err2;
937
938                 if (!bh[i])
939                         continue;
940                 err2 = ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]);
941                 if (!err)
942                         err = err2;
943         }
944
945         first_block = page->index * blocks_per_page;
946         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
947                 group = (first_block + i) >> 1;
948                 if (group >= ngroups)
949                         break;
950
951                 if (!bh[group - first_group])
952                         /* skip initialized uptodate buddy */
953                         continue;
954
955                 if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
956                         /* Skip faulty bitmaps */
957                         continue;
958                 err = 0;
959
960                 /*
961                  * data carry information regarding this
962                  * particular group in the format specified
963                  * above
964                  *
965                  */
966                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
967                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
968
969                 /*
970                  * We place the buddy block and bitmap block
971                  * close together
972                  */
973                 if ((first_block + i) & 1) {
974                         /* this is block of buddy */
975                         BUG_ON(incore == NULL);
976                         mb_debug(sb, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
977                                 group, page->index, i * blocksize);
978                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
979                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
980                         grinfo->bb_fragments = 0;
981                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
982                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
983                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
984                         /*
985                          * incore got set to the group block bitmap below
986                          */
987                         ext4_lock_group(sb, group);
988                         /* init the buddy */
989                         memset(data, 0xff, blocksize);
990                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
991                         ext4_unlock_group(sb, group);
992                         incore = NULL;
993                 } else {
994                         /* this is block of bitmap */
995                         BUG_ON(incore != NULL);
996                         mb_debug(sb, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
997                                 group, page->index, i * blocksize);
998                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
999
1000                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
1001                         ext4_lock_group(sb, group);
1002                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
1003
1004                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
1005                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
1006                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
1007                         ext4_unlock_group(sb, group);
1008
1009                         /* set incore so that the buddy information can be
1010                          * generated using this
1011                          */
1012                         incore = data;
1013                 }
1014         }
1015         SetPageUptodate(page);
1016
1017 out:
1018         if (bh) {
1019                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
1020                         brelse(bh[i]);
1021                 if (bh != &bhs)
1022                         kfree(bh);
1023         }
1024         return err;
1025 }
1026
1027 /*
1028  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
1029  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
1030  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
1031  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
1032  */
1033 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
1034                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
1035 {
1036         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
1037         int block, pnum, poff;
1038         int blocks_per_page;
1039         struct page *page;
1040
1041         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1042         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1043
1044         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
1045         /*
1046          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1047          * and buddy information in consecutive blocks.
1048          * So for each group we need two blocks.
1049          */
1050         block = group * 2;
1051         pnum = block / blocks_per_page;
1052         poff = block % blocks_per_page;
1053         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1054         if (!page)
1055                 return -ENOMEM;
1056         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1057         e4b->bd_bitmap_page = page;
1058         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1059
1060         if (blocks_per_page >= 2) {
1061                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1062                 return 0;
1063         }
1064
1065         block++;
1066         pnum = block / blocks_per_page;
1067         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1068         if (!page)
1069                 return -ENOMEM;
1070         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1071         e4b->bd_buddy_page = page;
1072         return 0;
1073 }
1074
1075 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1076 {
1077         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1078                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1079                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1080         }
1081         if (e4b->bd_buddy_page) {
1082                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1083                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1084         }
1085 }
1086
1087 /*
1088  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1089  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1090  * calling this routine!
1091  */
1092 static noinline_for_stack
1093 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group, gfp_t gfp)
1094 {
1095
1096         struct ext4_group_info *this_grp;
1097         struct ext4_buddy e4b;
1098         struct page *page;
1099         int ret = 0;
1100
1101         might_sleep();
1102         mb_debug(sb, "init group %u\n", group);
1103         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1104         /*
1105          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1106          * page which map to the group from which we are already
1107          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1108          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1109          * would have pinned buddy page to page cache.
1110          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1111          * page accessed.
1112          */
1113         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b, gfp);
1114         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1115                 /*
1116                  * somebody initialized the group
1117                  * return without doing anything
1118                  */
1119                 goto err;
1120         }
1121
1122         page = e4b.bd_bitmap_page;
1123         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1124         if (ret)
1125                 goto err;
1126         if (!PageUptodate(page)) {
1127                 ret = -EIO;
1128                 goto err;
1129         }
1130
1131         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1132                 /*
1133                  * If both the bitmap and buddy are in
1134                  * the same page we don't need to force
1135                  * init the buddy
1136                  */
1137                 ret = 0;
1138                 goto err;
1139         }
1140         /* init buddy cache */
1141         page = e4b.bd_buddy_page;
1142         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap, gfp);
1143         if (ret)
1144                 goto err;
1145         if (!PageUptodate(page)) {
1146                 ret = -EIO;
1147                 goto err;
1148         }
1149 err:
1150         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1151         return ret;
1152 }
1153
1154 /*
1155  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1156  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1157  * calling this routine!
1158  */
1159 static noinline_for_stack int
1160 ext4_mb_load_buddy_gfp(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1161                        struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
1162 {
1163         int blocks_per_page;
1164         int block;
1165         int pnum;
1166         int poff;
1167         struct page *page;
1168         int ret;
1169         struct ext4_group_info *grp;
1170         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1171         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1172
1173         might_sleep();
1174         mb_debug(sb, "load group %u\n", group);
1175
1176         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
1177         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1178
1179         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1180         e4b->bd_info = grp;
1181         e4b->bd_sb = sb;
1182         e4b->bd_group = group;
1183         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1184         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1185
1186         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1187                 /*
1188                  * we need full data about the group
1189                  * to make a good selection
1190                  */
1191                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group, gfp);
1192                 if (ret)
1193                         return ret;
1194         }
1195
1196         /*
1197          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1198          * and buddy information in consecutive blocks.
1199          * So for each group we need two blocks.
1200          */
1201         block = group * 2;
1202         pnum = block / blocks_per_page;
1203         poff = block % blocks_per_page;
1204
1205         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1206          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1207         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1208         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1209                 if (page)
1210                         /*
1211                          * drop the page reference and try
1212                          * to get the page with lock. If we
1213                          * are not uptodate that implies
1214                          * somebody just created the page but
1215                          * is yet to initialize the same. So
1216                          * wait for it to initialize.
1217                          */
1218                         put_page(page);
1219                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1220                 if (page) {
1221                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1222                         if (!PageUptodate(page)) {
1223                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1224                                 if (ret) {
1225                                         unlock_page(page);
1226                                         goto err;
1227                                 }
1228                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1229                                                (poff * sb->s_blocksize));
1230                         }
1231                         unlock_page(page);
1232                 }
1233         }
1234         if (page == NULL) {
1235                 ret = -ENOMEM;
1236                 goto err;
1237         }
1238         if (!PageUptodate(page)) {
1239                 ret = -EIO;
1240                 goto err;
1241         }
1242
1243         /* Pages marked accessed already */
1244         e4b->bd_bitmap_page = page;
1245         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1246
1247         block++;
1248         pnum = block / blocks_per_page;
1249         poff = block % blocks_per_page;
1250
1251         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1252         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1253                 if (page)
1254                         put_page(page);
1255                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1256                 if (page) {
1257                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1258                         if (!PageUptodate(page)) {
1259                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap,
1260                                                          gfp);
1261                                 if (ret) {
1262                                         unlock_page(page);
1263                                         goto err;
1264                                 }
1265                         }
1266                         unlock_page(page);
1267                 }
1268         }
1269         if (page == NULL) {
1270                 ret = -ENOMEM;
1271                 goto err;
1272         }
1273         if (!PageUptodate(page)) {
1274                 ret = -EIO;
1275                 goto err;
1276         }
1277
1278         /* Pages marked accessed already */
1279         e4b->bd_buddy_page = page;
1280         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1281
1282         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1283         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1284
1285         return 0;
1286
1287 err:
1288         if (page)
1289                 put_page(page);
1290         if (e4b->bd_bitmap_page)
1291                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1292         if (e4b->bd_buddy_page)
1293                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1294         e4b->bd_buddy = NULL;
1295         e4b->bd_bitmap = NULL;
1296         return ret;
1297 }
1298
1299 static int ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1300                               struct ext4_buddy *e4b)
1301 {
1302         return ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, e4b, GFP_NOFS);
1303 }
1304
1305 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1306 {
1307         if (e4b->bd_bitmap_page)
1308                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1309         if (e4b->bd_buddy_page)
1310                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1311 }
1312
1313
1314 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1315 {
1316         int order = 1;
1317         int bb_incr = 1 << (e4b->bd_blkbits - 1);
1318         void *bb;
1319
1320         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1321         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1322
1323         bb = e4b->bd_buddy;
1324         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1325                 block = block >> 1;
1326                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1327                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1328                         return order;
1329                 }
1330                 bb += bb_incr;
1331                 bb_incr >>= 1;
1332                 order++;
1333         }
1334         return 0;
1335 }
1336
1337 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1338 {
1339         __u32 *addr;
1340
1341         len = cur + len;
1342         while (cur < len) {
1343                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1344                         /* fast path: clear whole word at once */
1345                         addr = bm + (cur >> 3);
1346                         *addr = 0;
1347                         cur += 32;
1348                         continue;
1349                 }
1350                 mb_clear_bit(cur, bm);
1351                 cur++;
1352         }
1353 }
1354
1355 /* clear bits in given range
1356  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1357  */
1358 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1359 {
1360         __u32 *addr;
1361         int zero_bit = -1;
1362
1363         len = cur + len;
1364         while (cur < len) {
1365                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1366                         /* fast path: clear whole word at once */
1367                         addr = bm + (cur >> 3);
1368                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1369                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1370                         *addr = 0;
1371                         cur += 32;
1372                         continue;
1373                 }
1374                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1375                         zero_bit = cur;
1376                 cur++;
1377         }
1378
1379         return zero_bit;
1380 }
1381
1382 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1383 {
1384         __u32 *addr;
1385
1386         len = cur + len;
1387         while (cur < len) {
1388                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1389                         /* fast path: set whole word at once */
1390                         addr = bm + (cur >> 3);
1391                         *addr = 0xffffffff;
1392                         cur += 32;
1393                         continue;
1394                 }
1395                 mb_set_bit(cur, bm);
1396                 cur++;
1397         }
1398 }
1399
1400 /*
1401  * _________________________________________________________________ */
1402
1403 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1404 {
1405         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1406                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1407                 (*bit) -= side;
1408                 return 1;
1409         }
1410         else {
1411                 (*bit) += side;
1412                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1413                 return -1;
1414         }
1415 }
1416
1417 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1418 {
1419         int max;
1420         int order = 1;
1421         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1422
1423         while (buddy) {
1424                 void *buddy2;
1425
1426                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1427                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1428                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1429                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1430                  * align with upper layer and then go up.
1431                  * Releasing entire group is all about clearing
1432                  * single bit of highest order buddy.
1433                  */
1434
1435                 /* Example:
1436                  * ---------------------------------
1437                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1438                  * ---------------------------------
1439                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1440                  * ---------------------------------
1441                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1442                  *      \_____________________/
1443                  *
1444                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1445                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1446                  * decrease bb_counters and extend range to
1447                  * [0; 6]
1448                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1449                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1450                  * [0; 5].
1451                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1452                  */
1453
1454
1455                 if (first & 1)
1456                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1457                 if (!(last & 1))
1458                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1459                 if (first > last)
1460                         break;
1461                 order++;
1462
1463                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1464                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1465                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1466                         break;
1467                 }
1468                 first >>= 1;
1469                 last >>= 1;
1470                 buddy = buddy2;
1471         }
1472 }
1473
1474 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1475                            int first, int count)
1476 {
1477         int left_is_free = 0;
1478         int right_is_free = 0;
1479         int block;
1480         int last = first + count - 1;
1481         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1482
1483         if (WARN_ON(count == 0))
1484                 return;
1485         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1486         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1487         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1488         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1489                 return;
1490
1491         mb_check_buddy(e4b);
1492         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1493
1494         this_cpu_inc(discard_pa_seq);
1495         e4b->bd_info->bb_free += count;
1496         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1497                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1498
1499         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1500          * clear range and then check right neighbour
1501          */
1502         if (first != 0)
1503                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1504         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1505         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1506                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1507
1508         if (unlikely(block != -1)) {
1509                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1510                 ext4_fsblk_t blocknr;
1511
1512                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1513                 blocknr += EXT4_C2B(sbi, block);
1514                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1515                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1516                                       blocknr,
1517                                       "freeing already freed block "
1518                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1519                                       block);
1520                 ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
1521                                 EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1522                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1523                 goto done;
1524         }
1525
1526         /* let's maintain fragments counter */
1527         if (left_is_free && right_is_free)
1528                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1529         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1530                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1531
1532         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1533          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1534          * zero order checks.
1535          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1536          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1537          */
1538         if (first & 1) {
1539                 first += !left_is_free;
1540                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1541         }
1542         if (!(last & 1)) {
1543                 last -= !right_is_free;
1544                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1545         }
1546
1547         if (first <= last)
1548                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1549
1550 done:
1551         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1552         mb_check_buddy(e4b);
1553 }
1554
1555 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1556                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1557 {
1558         int next = block;
1559         int max, order;
1560         void *buddy;
1561
1562         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1563         BUG_ON(ex == NULL);
1564
1565         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1566         BUG_ON(buddy == NULL);
1567         BUG_ON(block >= max);
1568         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1569                 ex->fe_len = 0;
1570                 ex->fe_start = 0;
1571                 ex->fe_group = 0;
1572                 return 0;
1573         }
1574
1575         /* find actual order */
1576         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1577         block = block >> order;
1578
1579         ex->fe_len = 1 << order;
1580         ex->fe_start = block << order;
1581         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1582
1583         /* calc difference from given start */
1584         next = next - ex->fe_start;
1585         ex->fe_len -= next;
1586         ex->fe_start += next;
1587
1588         while (needed > ex->fe_len &&
1589                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1590
1591                 if (block + 1 >= max)
1592                         break;
1593
1594                 next = (block + 1) * (1 << order);
1595                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1596                         break;
1597
1598                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1599
1600                 block = next >> order;
1601                 ex->fe_len += 1 << order;
1602         }
1603
1604         if (ex->fe_start + ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(e4b->bd_sb)) {
1605                 /* Should never happen! (but apparently sometimes does?!?) */
1606                 WARN_ON(1);
1607                 ext4_error(e4b->bd_sb, "corruption or bug in mb_find_extent "
1608                            "block=%d, order=%d needed=%d ex=%u/%d/%d@%u",
1609                            block, order, needed, ex->fe_group, ex->fe_start,
1610                            ex->fe_len, ex->fe_logical);
1611                 ex->fe_len = 0;
1612                 ex->fe_start = 0;
1613                 ex->fe_group = 0;
1614         }
1615         return ex->fe_len;
1616 }
1617
1618 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1619 {
1620         int ord;
1621         int mlen = 0;
1622         int max = 0;
1623         int cur;
1624         int start = ex->fe_start;
1625         int len = ex->fe_len;
1626         unsigned ret = 0;
1627         int len0 = len;
1628         void *buddy;
1629
1630         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1631         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1632         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1633         mb_check_buddy(e4b);
1634         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1635
1636         this_cpu_inc(discard_pa_seq);
1637         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1638         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1639                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1640
1641         /* let's maintain fragments counter */
1642         if (start != 0)
1643                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1644         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1645                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1646         if (mlen && max)
1647                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1648         else if (!mlen && !max)
1649                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1650
1651         /* let's maintain buddy itself */
1652         while (len) {
1653                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1654
1655                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1656                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1657                         mlen = 1 << ord;
1658                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1659                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1660                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1661                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1662                         start += mlen;
1663                         len -= mlen;
1664                         BUG_ON(len < 0);
1665                         continue;
1666                 }
1667
1668                 /* store for history */
1669                 if (ret == 0)
1670                         ret = len | (ord << 16);
1671
1672                 /* we have to split large buddy */
1673                 BUG_ON(ord <= 0);
1674                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1675                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1676                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1677
1678                 ord--;
1679                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1680                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1681                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1682                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1683                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1684                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1685         }
1686         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1687
1688         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1689         mb_check_buddy(e4b);
1690
1691         return ret;
1692 }
1693
1694 /*
1695  * Must be called under group lock!
1696  */
1697 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1698                                         struct ext4_buddy *e4b)
1699 {
1700         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1701         int ret;
1702
1703         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1704         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1705
1706         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1707         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1708         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1709
1710         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1711          * allocated blocks for history */
1712         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1713
1714         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1715         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1716         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1717
1718         /*
1719          * take the page reference. We want the page to be pinned
1720          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1721          * group until we update the bitmap. That would mean we
1722          * double allocate blocks. The reference is dropped
1723          * in ext4_mb_release_context
1724          */
1725         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1726         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1727         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1728         get_page(ac->ac_buddy_page);
1729         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1730         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1731                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1732                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1733                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1734                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1735         }
1736         /*
1737          * As we've just preallocated more space than
1738          * user requested originally, we store allocated
1739          * space in a special descriptor.
1740          */
1741         if (ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
1742                 ext4_mb_new_preallocation(ac);
1743
1744 }
1745
1746 /*
1747  * regular allocator, for general purposes allocation
1748  */
1749
1750 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1751                                         struct ext4_buddy *e4b,
1752                                         int finish_group)
1753 {
1754         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1755         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1756         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1757         struct ext4_free_extent ex;
1758         int max;
1759
1760         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1761                 return;
1762         /*
1763          * We don't want to scan for a whole year
1764          */
1765         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1766                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1767                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1768                 return;
1769         }
1770
1771         /*
1772          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1773          */
1774         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1775                 return;
1776
1777         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1778                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1779                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1780                  * when it was found (within this lock-unlock
1781                  * period or not) */
1782                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1783                 if (max >= gex->fe_len) {
1784                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1785                         return;
1786                 }
1787         }
1788 }
1789
1790 /*
1791  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1792  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1793  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1794  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1795  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1796  * mballoc can't find good enough extent.
1797  *
1798  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1799  */
1800 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1801                                         struct ext4_free_extent *ex,
1802                                         struct ext4_buddy *e4b)
1803 {
1804         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1805         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1806
1807         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1808         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1809         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1810         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1811
1812         ac->ac_found++;
1813
1814         /*
1815          * The special case - take what you catch first
1816          */
1817         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1818                 *bex = *ex;
1819                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1820                 return;
1821         }
1822
1823         /*
1824          * Let's check whether the chuck is good enough
1825          */
1826         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1827                 *bex = *ex;
1828                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1829                 return;
1830         }
1831
1832         /*
1833          * If this is first found extent, just store it in the context
1834          */
1835         if (bex->fe_len == 0) {
1836                 *bex = *ex;
1837                 return;
1838         }
1839
1840         /*
1841          * If new found extent is better, store it in the context
1842          */
1843         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1844                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1845                  * larger than previous best one is better */
1846                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1847                         *bex = *ex;
1848         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1849                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1850                  * an extent that still satisfy the request, but is
1851                  * smaller than previous one */
1852                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1853                         *bex = *ex;
1854         }
1855
1856         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1857 }
1858
1859 static noinline_for_stack
1860 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1861                                         struct ext4_buddy *e4b)
1862 {
1863         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1864         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1865         int max;
1866         int err;
1867
1868         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1869         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1870         if (err)
1871                 return err;
1872
1873         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1874         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1875
1876         if (max > 0) {
1877                 ac->ac_b_ex = ex;
1878                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1879         }
1880
1881         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1882         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1883
1884         return 0;
1885 }
1886
1887 static noinline_for_stack
1888 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1889                                 struct ext4_buddy *e4b)
1890 {
1891         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1892         int max;
1893         int err;
1894         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1895         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1896         struct ext4_free_extent ex;
1897
1898         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1899                 return 0;
1900         if (grp->bb_free == 0)
1901                 return 0;
1902
1903         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1904         if (err)
1905                 return err;
1906
1907         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1908                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1909                 return 0;
1910         }
1911
1912         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1913         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1914                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1915         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1916
1917         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1918                 ext4_fsblk_t start;
1919
1920                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1921                         ex.fe_start;
1922                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1923                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1924                         ac->ac_found++;
1925                         ac->ac_b_ex = ex;
1926                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1927                 }
1928         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1929                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1930                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1931                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1932                 ac->ac_found++;
1933                 ac->ac_b_ex = ex;
1934                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1935         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1936                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1937                  * number of blocks to an existing extent */
1938                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1939                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1940                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1941                 ac->ac_found++;
1942                 ac->ac_b_ex = ex;
1943                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1944         }
1945         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1946         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1947
1948         return 0;
1949 }
1950
1951 /*
1952  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1953  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1954  */
1955 static noinline_for_stack
1956 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1957                                         struct ext4_buddy *e4b)
1958 {
1959         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1960         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1961         void *buddy;
1962         int i;
1963         int k;
1964         int max;
1965
1966         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1967         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1968                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1969                         continue;
1970
1971                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1972                 BUG_ON(buddy == NULL);
1973
1974                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1975                 if (k >= max) {
1976                         ext4_grp_locked_error(ac->ac_sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1977                                 "%d free clusters of order %d. But found 0",
1978                                 grp->bb_counters[i], i);
1979                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(ac->ac_sb,
1980                                          e4b->bd_group,
1981                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1982                         break;
1983                 }
1984                 ac->ac_found++;
1985
1986                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1987                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1988                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1989
1990                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1991
1992                 BUG_ON(ac->ac_f_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1993
1994                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1995                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1996
1997                 break;
1998         }
1999 }
2000
2001 /*
2002  * The routine scans the group and measures all found extents.
2003  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
2004  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
2005  */
2006 static noinline_for_stack
2007 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2008                                         struct ext4_buddy *e4b)
2009 {
2010         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2011         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
2012         struct ext4_free_extent ex;
2013         int i;
2014         int free;
2015
2016         free = e4b->bd_info->bb_free;
2017         if (WARN_ON(free <= 0))
2018                 return;
2019
2020         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
2021
2022         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
2023                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
2024                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
2025                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2026                         /*
2027                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
2028                          * free blocks even though group info says we
2029                          * we have free blocks
2030                          */
2031                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
2032                                         "%d free clusters as per "
2033                                         "group info. But bitmap says 0",
2034                                         free);
2035                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
2036                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
2037                         break;
2038                 }
2039
2040                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
2041                 if (WARN_ON(ex.fe_len <= 0))
2042                         break;
2043                 if (free < ex.fe_len) {
2044                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
2045                                         "%d free clusters as per "
2046                                         "group info. But got %d blocks",
2047                                         free, ex.fe_len);
2048                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
2049                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
2050                         /*
2051                          * The number of free blocks differs. This mostly
2052                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
2053                          * without claiming the space.
2054                          */
2055                         break;
2056                 }
2057                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
2058                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
2059
2060                 i += ex.fe_len;
2061                 free -= ex.fe_len;
2062         }
2063
2064         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
2065 }
2066
2067 /*
2068  * This is a special case for storages like raid5
2069  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
2070  */
2071 static noinline_for_stack
2072 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
2073                                  struct ext4_buddy *e4b)
2074 {
2075         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2076         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2077         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
2078         struct ext4_free_extent ex;
2079         ext4_fsblk_t first_group_block;
2080         ext4_fsblk_t a;
2081         ext4_grpblk_t i;
2082         int max;
2083
2084         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
2085
2086         /* find first stripe-aligned block in group */
2087         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2088
2089         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2090         do_div(a, sbi->s_stripe);
2091         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2092
2093         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2094                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2095                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2096                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2097                                 ac->ac_found++;
2098                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2099                                 ac->ac_b_ex = ex;
2100                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2101                                 break;
2102                         }
2103                 }
2104                 i += sbi->s_stripe;
2105         }
2106 }
2107
2108 /*
2109  * This is also called BEFORE we load the buddy bitmap.
2110  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2111  * for the allocation or not.
2112  */
2113 static bool ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2114                                 ext4_group_t group, int cr)
2115 {
2116         ext4_grpblk_t free, fragments;
2117         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2118         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2119
2120         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2121
2122         free = grp->bb_free;
2123         if (free == 0)
2124                 return false;
2125         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2126                 return false;
2127
2128         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2129                 return false;
2130
2131         fragments = grp->bb_fragments;
2132         if (fragments == 0)
2133                 return false;
2134
2135         switch (cr) {
2136         case 0:
2137                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2138
2139                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2140                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2141                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2142                     ((group % flex_size) == 0))
2143                         return false;
2144
2145                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2146                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2147                         return true;
2148
2149                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2150                         return false;
2151
2152                 return true;
2153         case 1:
2154                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2155                         return true;
2156                 break;
2157         case 2:
2158                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2159                         return true;
2160                 break;
2161         case 3:
2162                 return true;
2163         default:
2164                 BUG();
2165         }
2166
2167         return false;
2168 }
2169
2170 /*
2171  * This could return negative error code if something goes wrong
2172  * during ext4_mb_init_group(). This should not be called with
2173  * ext4_lock_group() held.
2174  */
2175 static int ext4_mb_good_group_nolock(struct ext4_allocation_context *ac,
2176                                      ext4_group_t group, int cr)
2177 {
2178         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2179         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2180         bool should_lock = ac->ac_flags & EXT4_MB_STRICT_CHECK;
2181         ext4_grpblk_t free;
2182         int ret = 0;
2183
2184         if (should_lock)
2185                 ext4_lock_group(sb, group);
2186         free = grp->bb_free;
2187         if (free == 0)
2188                 goto out;
2189         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2190                 goto out;
2191         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2192                 goto out;
2193         if (should_lock)
2194                 ext4_unlock_group(sb, group);
2195
2196         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2197         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2198                 ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group, GFP_NOFS);
2199                 if (ret)
2200                         return ret;
2201         }
2202
2203         if (should_lock)
2204                 ext4_lock_group(sb, group);
2205         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2206 out:
2207         if (should_lock)
2208                 ext4_unlock_group(sb, group);
2209         return ret;
2210 }
2211
2212 static noinline_for_stack int
2213 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2214 {
2215         ext4_group_t ngroups, group, i;
2216         int cr = -1;
2217         int err = 0, first_err = 0;
2218         struct ext4_sb_info *sbi;
2219         struct super_block *sb;
2220         struct ext4_buddy e4b;
2221
2222         sb = ac->ac_sb;
2223         sbi = EXT4_SB(sb);
2224         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2225         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2226         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2227                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2228
2229         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2230
2231         /* first, try the goal */
2232         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2233         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2234                 goto out;
2235
2236         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2237                 goto out;
2238
2239         /*
2240          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2241          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2242          * try exact allocation using buddy.
2243          */
2244         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2245         ac->ac_2order = 0;
2246         /*
2247          * We search using buddy data only if the order of the request
2248          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2249          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2250          * We also support searching for power-of-two requests only for
2251          * requests upto maximum buddy size we have constructed.
2252          */
2253         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs && i <= sb->s_blocksize_bits + 2) {
2254                 /*
2255                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2256                  */
2257                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2258                         ac->ac_2order = array_index_nospec(i - 1,
2259                                                            sb->s_blocksize_bits + 2);
2260         }
2261
2262         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2263         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2264                 /* TBD: may be hot point */
2265                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2266                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2267                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2268                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2269         }
2270
2271         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2272         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2273         /*
2274          * cr == 0 try to get exact allocation,
2275          * cr == 3  try to get anything
2276          */
2277 repeat:
2278         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2279                 ac->ac_criteria = cr;
2280                 /*
2281                  * searching for the right group start
2282                  * from the goal value specified
2283                  */
2284                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2285
2286                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2287                         int ret = 0;
2288                         cond_resched();
2289                         /*
2290                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2291                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2292                          */
2293                         if (group >= ngroups)
2294                                 group = 0;
2295
2296                         /* This now checks without needing the buddy page */
2297                         ret = ext4_mb_good_group_nolock(ac, group, cr);
2298                         if (ret <= 0) {
2299                                 if (!first_err)
2300                                         first_err = ret;
2301                                 continue;
2302                         }
2303
2304                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2305                         if (err)
2306                                 goto out;
2307
2308                         ext4_lock_group(sb, group);
2309
2310                         /*
2311                          * We need to check again after locking the
2312                          * block group
2313                          */
2314                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2315                         if (ret == 0) {
2316                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2317                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2318                                 continue;
2319                         }
2320
2321                         ac->ac_groups_scanned++;
2322                         if (cr == 0)
2323                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2324                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2325                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2326                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2327                         else
2328                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2329
2330                         ext4_unlock_group(sb, group);
2331                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2332
2333                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2334                                 break;
2335                 }
2336         }
2337
2338         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2339             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2340                 /*
2341                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2342                  * the best chunk we've found so far
2343                  */
2344
2345                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2346                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2347                         /*
2348                          * Someone more lucky has already allocated it.
2349                          * The only thing we can do is just take first
2350                          * found block(s)
2351                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2352                          */
2353                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2354                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2355                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2356                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2357                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2358                         cr = 3;
2359                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2360                         goto repeat;
2361                 }
2362         }
2363 out:
2364         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2365                 err = first_err;
2366
2367         mb_debug(sb, "Best len %d, origin len %d, ac_status %u, ac_flags 0x%x, cr %d ret %d\n",
2368                  ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_o_ex.fe_len, ac->ac_status,
2369                  ac->ac_flags, cr, err);
2370         return err;
2371 }
2372
2373 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2374 {
2375         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2376         ext4_group_t group;
2377
2378         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2379                 return NULL;
2380         group = *pos + 1;
2381         return (void *) ((unsigned long) group);
2382 }
2383
2384 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2385 {
2386         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2387         ext4_group_t group;
2388
2389         ++*pos;
2390         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2391                 return NULL;
2392         group = *pos + 1;
2393         return (void *) ((unsigned long) group);
2394 }
2395
2396 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2397 {
2398         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2399         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2400         int i;
2401         int err, buddy_loaded = 0;
2402         struct ext4_buddy e4b;
2403         struct ext4_group_info *grinfo;
2404         unsigned char blocksize_bits = min_t(unsigned char,
2405                                              sb->s_blocksize_bits,
2406                                              EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE);
2407         struct sg {
2408                 struct ext4_group_info info;
2409                 ext4_grpblk_t counters[EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE + 2];
2410         } sg;
2411
2412         group--;
2413         if (group == 0)
2414                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2415                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2416                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]\n");
2417
2418         i = (blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2419                 sizeof(struct ext4_group_info);
2420
2421         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2422         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2423         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2424                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2425                 if (err) {
2426                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2427                         return 0;
2428                 }
2429                 buddy_loaded = 1;
2430         }
2431
2432         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2433
2434         if (buddy_loaded)
2435                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2436
2437         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2438                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2439         for (i = 0; i <= 13; i++)
2440                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= blocksize_bits + 1 ?
2441                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2442         seq_printf(seq, " ]\n");
2443
2444         return 0;
2445 }
2446
2447 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2448 {
2449 }
2450
2451 const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2452         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2453         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2454         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2455         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2456 };
2457
2458 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2459 {
2460         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2461         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2462
2463         BUG_ON(!cachep);
2464         return cachep;
2465 }
2466
2467 /*
2468  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2469  * of groups
2470  */
2471 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2472 {
2473         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2474         unsigned size;
2475         struct ext4_group_info ***old_groupinfo, ***new_groupinfo;
2476
2477         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2478                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2479         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2480                 return 0;
2481
2482         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2483         new_groupinfo = kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2484         if (!new_groupinfo) {
2485                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2486                 return -ENOMEM;
2487         }
2488         rcu_read_lock();
2489         old_groupinfo = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2490         if (old_groupinfo)
2491                 memcpy(new_groupinfo, old_groupinfo,
2492                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2493         rcu_read_unlock();
2494         rcu_assign_pointer(sbi->s_group_info, new_groupinfo);
2495         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2496         if (old_groupinfo)
2497                 ext4_kvfree_array_rcu(old_groupinfo);
2498         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2499                    sbi->s_group_info_size);
2500         return 0;
2501 }
2502
2503 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2504 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2505                           struct ext4_group_desc *desc)
2506 {
2507         int i;
2508         int metalen = 0;
2509         int idx = group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2510         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2511         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2512         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2513
2514         /*
2515          * First check if this group is the first of a reserved block.
2516          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2517          * to ext4_group_info structures
2518          */
2519         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2520                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2521                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2522                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2523                 if (meta_group_info == NULL) {
2524                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2525                                  "for a buddy group");
2526                         goto exit_meta_group_info;
2527                 }
2528                 rcu_read_lock();
2529                 rcu_dereference(sbi->s_group_info)[idx] = meta_group_info;
2530                 rcu_read_unlock();
2531         }
2532
2533         meta_group_info = sbi_array_rcu_deref(sbi, s_group_info, idx);
2534         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2535
2536         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2537         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2538                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2539                 goto exit_group_info;
2540         }
2541         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2542                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2543
2544         /*
2545          * initialize bb_free to be able to skip
2546          * empty groups without initialization
2547          */
2548         if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
2549             (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
2550                 meta_group_info[i]->bb_free =
2551                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2552         } else {
2553                 meta_group_info[i]->bb_free =
2554                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2555         }
2556
2557         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2558         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2559         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2560         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2561
2562         mb_group_bb_bitmap_alloc(sb, meta_group_info[i], group);
2563         return 0;
2564
2565 exit_group_info:
2566         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2567         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2568                 struct ext4_group_info ***group_info;
2569
2570                 rcu_read_lock();
2571                 group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2572                 kfree(group_info[idx]);
2573                 group_info[idx] = NULL;
2574                 rcu_read_unlock();
2575         }
2576 exit_meta_group_info:
2577         return -ENOMEM;
2578 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2579
2580 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2581 {
2582         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2583         ext4_group_t i;
2584         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2585         int err;
2586         struct ext4_group_desc *desc;
2587         struct ext4_group_info ***group_info;
2588         struct kmem_cache *cachep;
2589
2590         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2591         if (err)
2592                 return err;
2593
2594         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2595         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2596                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2597                 goto err_freesgi;
2598         }
2599         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2600          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2601          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2602          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2603         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2604         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2605         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2606                 cond_resched();
2607                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2608                 if (desc == NULL) {
2609                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2610                         goto err_freebuddy;
2611                 }
2612                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2613                         goto err_freebuddy;
2614         }
2615
2616         return 0;
2617
2618 err_freebuddy:
2619         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2620         while (i-- > 0)
2621                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2622         i = sbi->s_group_info_size;
2623         rcu_read_lock();
2624         group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2625         while (i-- > 0)
2626                 kfree(group_info[i]);
2627         rcu_read_unlock();
2628         iput(sbi->s_buddy_cache);
2629 err_freesgi:
2630         rcu_read_lock();
2631         kvfree(rcu_dereference(sbi->s_group_info));
2632         rcu_read_unlock();
2633         return -ENOMEM;
2634 }
2635
2636 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2637 {
2638         int i;
2639
2640         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2641                 kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2642                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2643         }
2644 }
2645
2646 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2647 {
2648         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2649         int slab_size;
2650         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2651         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2652         struct kmem_cache *cachep;
2653
2654         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2655                 return -EINVAL;
2656
2657         if (unlikely(cache_index < 0))
2658                 cache_index = 0;
2659
2660         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2661         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2662                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2663                 return 0;       /* Already created */
2664         }
2665
2666         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2667                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2668
2669         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2670                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2671                                         NULL);
2672
2673         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2674
2675         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2676         if (!cachep) {
2677                 printk(KERN_EMERG
2678                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2679                 return -ENOMEM;
2680         }
2681
2682         return 0;
2683 }
2684
2685 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2686 {
2687         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2688         unsigned i, j;
2689         unsigned offset, offset_incr;
2690         unsigned max;
2691         int ret;
2692
2693         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2694
2695         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2696         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2697                 ret = -ENOMEM;
2698                 goto out;
2699         }
2700
2701         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2702         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2703         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2704                 ret = -ENOMEM;
2705                 goto out;
2706         }
2707
2708         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2709         if (ret < 0)
2710                 goto out;
2711
2712         /* order 0 is regular bitmap */
2713         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2714         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2715
2716         i = 1;
2717         offset = 0;
2718         offset_incr = 1 << (sb->s_blocksize_bits - 1);
2719         max = sb->s_blocksize << 2;
2720         do {
2721                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2722                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2723                 offset += offset_incr;
2724                 offset_incr = offset_incr >> 1;
2725                 max = max >> 1;
2726                 i++;
2727         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2728
2729         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2730         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2731         sbi->s_mb_free_pending = 0;
2732         INIT_LIST_HEAD(&sbi->s_freed_data_list);
2733
2734         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2735         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2736         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2737         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2738         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2739         /*
2740          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2741          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2742          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2743          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2744          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2745          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2746          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2747          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2748          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2749          * which seems reasonable as a default.
2750          */
2751         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2752                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2753         /*
2754          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2755          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2756          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2757          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2758          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2759          * the stripes.
2760          */
2761         if (sbi->s_stripe > 1) {
2762                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2763                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2764         }
2765
2766         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2767         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2768                 ret = -ENOMEM;
2769                 goto out;
2770         }
2771         for_each_possible_cpu(i) {
2772                 struct ext4_locality_group *lg;
2773                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2774                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2775                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2776                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2777                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2778         }
2779
2780         /* init file for buddy data */
2781         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2782         if (ret != 0)
2783                 goto out_free_locality_groups;
2784
2785         return 0;
2786
2787 out_free_locality_groups:
2788         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2789         sbi->s_locality_groups = NULL;
2790 out:
2791         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2792         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2793         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2794         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2795         return ret;
2796 }
2797
2798 /* need to called with the ext4 group lock held */
2799 static int ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2800 {
2801         struct ext4_prealloc_space *pa;
2802         struct list_head *cur, *tmp;
2803         int count = 0;
2804
2805         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2806                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2807                 list_del(&pa->pa_group_list);
2808                 count++;
2809                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2810         }
2811         return count;
2812 }
2813
2814 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2815 {
2816         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2817         ext4_group_t i;
2818         int num_meta_group_infos;
2819         struct ext4_group_info *grinfo, ***group_info;
2820         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2821         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2822         int count;
2823
2824         if (sbi->s_group_info) {
2825                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2826                         cond_resched();
2827                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2828                         mb_group_bb_bitmap_free(grinfo);
2829                         ext4_lock_group(sb, i);
2830                         count = ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2831                         if (count)
2832                                 mb_debug(sb, "mballoc: %d PAs left\n",
2833                                          count);
2834                         ext4_unlock_group(sb, i);
2835                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2836                 }
2837                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2838                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2839                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2840                 rcu_read_lock();
2841                 group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2842                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2843                         kfree(group_info[i]);
2844                 kvfree(group_info);
2845                 rcu_read_unlock();
2846         }
2847         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2848         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2849         iput(sbi->s_buddy_cache);
2850         if (sbi->s_mb_stats) {
2851                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2852                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2853                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2854                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2855                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2856                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2857                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2858                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2859                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2860                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2861                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2862                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2863                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2864                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2865                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2866                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2867                                 sbi->s_mb_generation_time);
2868                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2869                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2870                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2871                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2872         }
2873
2874         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2875
2876         return 0;
2877 }
2878
2879 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2880                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count,
2881                 struct bio **biop)
2882 {
2883         ext4_fsblk_t discard_block;
2884
2885         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2886                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2887         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2888         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2889                         (unsigned long long) discard_block, count);
2890         if (biop) {
2891                 return __blkdev_issue_discard(sb->s_bdev,
2892                         (sector_t)discard_block << (sb->s_blocksize_bits - 9),
2893                         (sector_t)count << (sb->s_blocksize_bits - 9),
2894                         GFP_NOFS, 0, biop);
2895         } else
2896                 return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2897 }
2898
2899 static void ext4_free_data_in_buddy(struct super_block *sb,
2900                                     struct ext4_free_data *entry)
2901 {
2902         struct ext4_buddy e4b;
2903         struct ext4_group_info *db;
2904         int err, count = 0, count2 = 0;
2905
2906         mb_debug(sb, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2907                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2908
2909         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2910         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2911         BUG_ON(err != 0);
2912
2913         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2914         EXT4_SB(sb)->s_mb_free_pending -= entry->efd_count;
2915         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2916
2917         db = e4b.bd_info;
2918         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2919         count += entry->efd_count;
2920         count2++;
2921         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2922         /* Take it out of per group rb tree */
2923         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2924         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2925
2926         /*
2927          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2928          * ext4_trim_fs can trim it.
2929          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2930          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2931          */
2932         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2933                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2934
2935         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2936                 /* No more items in the per group rb tree
2937                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2938                  */
2939                 put_page(e4b.bd_buddy_page);
2940                 put_page(e4b.bd_bitmap_page);
2941         }
2942         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2943         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2944         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2945
2946         mb_debug(sb, "freed %d blocks in %d structures\n", count,
2947                  count2);
2948 }
2949
2950 /*
2951  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2952  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2953  */
2954 void ext4_process_freed_data(struct super_block *sb, tid_t commit_tid)
2955 {
2956         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2957         struct ext4_free_data *entry, *tmp;
2958         struct bio *discard_bio = NULL;
2959         struct list_head freed_data_list;
2960         struct list_head *cut_pos = NULL;
2961         int err;
2962
2963         INIT_LIST_HEAD(&freed_data_list);
2964
2965         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2966         list_for_each_entry(entry, &sbi->s_freed_data_list, efd_list) {
2967                 if (entry->efd_tid != commit_tid)
2968                         break;
2969                 cut_pos = &entry->efd_list;
2970         }
2971         if (cut_pos)
2972                 list_cut_position(&freed_data_list, &sbi->s_freed_data_list,
2973                                   cut_pos);
2974         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2975
2976         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2977                 list_for_each_entry(entry, &freed_data_list, efd_list) {
2978                         err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2979                                                  entry->efd_start_cluster,
2980                                                  entry->efd_count,
2981                                                  &discard_bio);
2982                         if (err && err != -EOPNOTSUPP) {
2983                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2984                                          " group:%d block:%d count:%d failed"
2985                                          " with %d", entry->efd_group,
2986                                          entry->efd_start_cluster,
2987                                          entry->efd_count, err);
2988                         } else if (err == -EOPNOTSUPP)
2989                                 break;
2990                 }
2991
2992                 if (discard_bio) {
2993                         submit_bio_wait(discard_bio);
2994                         bio_put(discard_bio);
2995                 }
2996         }
2997
2998         list_for_each_entry_safe(entry, tmp, &freed_data_list, efd_list)
2999                 ext4_free_data_in_buddy(sb, entry);
3000 }
3001
3002 int __init ext4_init_mballoc(void)
3003 {
3004         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
3005                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
3006         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
3007                 goto out;
3008
3009         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
3010                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
3011         if (ext4_ac_cachep == NULL)
3012                 goto out_pa_free;
3013
3014         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
3015                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
3016         if (ext4_free_data_cachep == NULL)
3017                 goto out_ac_free;
3018
3019         return 0;
3020
3021 out_ac_free:
3022         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
3023 out_pa_free:
3024         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
3025 out:
3026         return -ENOMEM;
3027 }
3028
3029 void ext4_exit_mballoc(void)
3030 {
3031         /*
3032          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
3033          * before destroying the slab cache.
3034          */
3035         rcu_barrier();
3036         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
3037         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
3038         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
3039         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
3040 }
3041
3042
3043 /*
3044  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
3045  * Returns 0 if success or error code
3046  */
3047 static noinline_for_stack int
3048 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
3049                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
3050 {
3051         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3052         struct ext4_group_desc *gdp;
3053         struct buffer_head *gdp_bh;
3054         struct ext4_sb_info *sbi;
3055         struct super_block *sb;
3056         ext4_fsblk_t block;
3057         int err, len;
3058
3059         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3060         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
3061
3062         sb = ac->ac_sb;
3063         sbi = EXT4_SB(sb);
3064
3065         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3066         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3067                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3068                 bitmap_bh = NULL;
3069                 goto out_err;
3070         }
3071
3072         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
3073         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
3074         if (err)
3075                 goto out_err;
3076
3077         err = -EIO;
3078         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
3079         if (!gdp)
3080                 goto out_err;
3081
3082         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
3083                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
3084
3085         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
3086         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
3087         if (err)
3088                 goto out_err;
3089
3090         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3091
3092         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3093         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
3094                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
3095                            "fs metadata", block, block+len);
3096                 /* File system mounted not to panic on error
3097                  * Fix the bitmap and return EFSCORRUPTED
3098                  * We leak some of the blocks here.
3099                  */
3100                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3101                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
3102                               ac->ac_b_ex.fe_len);
3103                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3104                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
3105                 if (!err)
3106                         err = -EFSCORRUPTED;
3107                 goto out_err;
3108         }
3109
3110         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3111 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
3112         {
3113                 int i;
3114                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
3115                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
3116                                                 bitmap_bh->b_data));
3117                 }
3118         }
3119 #endif
3120         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
3121                       ac->ac_b_ex.fe_len);
3122         if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
3123             (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
3124                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
3125                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
3126                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
3127                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
3128         }
3129         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
3130         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
3131         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
3132         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
3133
3134         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3135         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
3136         /*
3137          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
3138          */
3139         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
3140                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
3141                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
3142                                    reserv_clstrs);
3143
3144         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
3145                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
3146                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
3147                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
3148                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
3149                                                   flex_group)->free_clusters);
3150         }
3151
3152         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
3153         if (err)
3154                 goto out_err;
3155         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
3156
3157 out_err:
3158         brelse(bitmap_bh);
3159         return err;
3160 }
3161
3162 /*
3163  * here we normalize request for locality group
3164  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
3165  * s_strip if we set the same via mount option.
3166  * s_mb_group_prealloc can be configured via
3167  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
3168  *
3169  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3170  */
3171 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3172 {
3173         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3174         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3175
3176         BUG_ON(lg == NULL);
3177         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3178         mb_debug(sb, "goal %u blocks for locality group\n", ac->ac_g_ex.fe_len);
3179 }
3180
3181 /*
3182  * Normalization means making request better in terms of
3183  * size and alignment
3184  */
3185 static noinline_for_stack void
3186 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3187                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3188 {
3189         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3190         int bsbits, max;
3191         ext4_lblk_t end;
3192         loff_t size, start_off;
3193         loff_t orig_size __maybe_unused;
3194         ext4_lblk_t start;
3195         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3196         struct ext4_prealloc_space *pa;
3197
3198         /* do normalize only data requests, metadata requests
3199            do not need preallocation */
3200         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3201                 return;
3202
3203         /* sometime caller may want exact blocks */
3204         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3205                 return;
3206
3207         /* caller may indicate that preallocation isn't
3208          * required (it's a tail, for example) */
3209         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3210                 return;
3211
3212         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3213                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3214                 return ;
3215         }
3216
3217         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3218
3219         /* first, let's learn actual file size
3220          * given current request is allocated */
3221         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3222         size = size << bsbits;
3223         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3224                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3225         orig_size = size;
3226
3227         /* max size of free chunks */
3228         max = 2 << bsbits;
3229
3230 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3231                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3232
3233         /* first, try to predict filesize */
3234         /* XXX: should this table be tunable? */
3235         start_off = 0;
3236         if (size <= 16 * 1024) {
3237                 size = 16 * 1024;
3238         } else if (size <= 32 * 1024) {
3239                 size = 32 * 1024;
3240         } else if (size <= 64 * 1024) {
3241                 size = 64 * 1024;
3242         } else if (size <= 128 * 1024) {
3243                 size = 128 * 1024;
3244         } else if (size <= 256 * 1024) {
3245                 size = 256 * 1024;
3246         } else if (size <= 512 * 1024) {
3247                 size = 512 * 1024;
3248         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3249                 size = 1024 * 1024;
3250         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3251                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3252                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3253                 size = 2 * 1024 * 1024;
3254         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3255                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3256                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3257                 size = 4 * 1024 * 1024;
3258         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3259                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3260                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3261                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3262                 size = 8 * 1024 * 1024;
3263         } else {
3264                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3265                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3266                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3267         }
3268         size = size >> bsbits;
3269         start = start_off >> bsbits;
3270
3271         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3272         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3273                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3274                 start = ar->lleft + 1;
3275         }
3276         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3277                 size -= start + size - ar->lright;
3278
3279         /*
3280          * Trim allocation request for filesystems with artificially small
3281          * groups.
3282          */
3283         if (size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb))
3284                 size = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb);
3285
3286         end = start + size;
3287
3288         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3289         rcu_read_lock();
3290         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3291                 ext4_lblk_t pa_end;
3292
3293                 if (pa->pa_deleted)
3294                         continue;
3295                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3296                 if (pa->pa_deleted) {
3297                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3298                         continue;
3299                 }
3300
3301                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3302                                                   pa->pa_len);
3303
3304                 /* PA must not overlap original request */
3305                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3306                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3307
3308                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3309                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3310                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3311                         continue;
3312                 }
3313                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3314
3315                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3316                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3317                         BUG_ON(pa_end < start);
3318                         start = pa_end;
3319                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3320                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3321                         end = pa->pa_lstart;
3322                 }
3323                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3324         }
3325         rcu_read_unlock();
3326         size = end - start;
3327
3328         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3329         rcu_read_lock();
3330         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3331                 ext4_lblk_t pa_end;
3332
3333                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3334                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3335                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3336                                                           pa->pa_len);
3337                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3338                 }
3339                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3340         }
3341         rcu_read_unlock();
3342
3343         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3344                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3345                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3346                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3347                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3348                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3349                 BUG();
3350         }
3351         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3352
3353         /* now prepare goal request */
3354
3355         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3356          * placement or satisfy big request as is */
3357         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3358         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3359
3360         /* define goal start in order to merge */
3361         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3362                 /* merge to the right */
3363                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3364                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3365                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3366                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3367         }
3368         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3369                 /* merge to the left */
3370                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3371                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3372                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3373                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3374         }
3375
3376         mb_debug(ac->ac_sb, "goal: %lld(was %lld) blocks at %u\n", size,
3377                  orig_size, start);
3378 }
3379
3380 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3381 {
3382         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3383
3384         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3385                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3386                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3387                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3388                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3389                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3390                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3391                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3392                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3393                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3394                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3395         }
3396
3397         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3398                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3399         else
3400                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3401 }
3402
3403 /*
3404  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3405  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3406  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3407  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3408  */
3409 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3410 {
3411         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3412         struct ext4_buddy e4b;
3413         int err;
3414
3415         if (pa == NULL) {
3416                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3417                         return;
3418                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3419                 if (err) {
3420                         /*
3421                          * This should never happen since we pin the
3422                          * pages in the ext4_allocation_context so
3423                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3424                          */
3425                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3426                         return;
3427                 }
3428                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3429                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3430                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3431                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3432                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3433                 return;
3434         }
3435         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3436                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3437 }
3438
3439 /*
3440  * use blocks preallocated to inode
3441  */
3442 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3443                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3444 {
3445         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3446         ext4_fsblk_t start;
3447         ext4_fsblk_t end;
3448         int len;
3449
3450         /* found preallocated blocks, use them */
3451         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3452         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3453                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3454         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3455         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3456                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3457         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3458         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3459         ac->ac_pa = pa;
3460
3461         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3462         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3463         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3464         pa->pa_free -= len;
3465
3466         mb_debug(ac->ac_sb, "use %llu/%d from inode pa %p\n", start, len, pa);
3467 }
3468
3469 /*
3470  * use blocks preallocated to locality group
3471  */
3472 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3473                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3474 {
3475         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3476
3477         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3478                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3479                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3480         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3481         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3482         ac->ac_pa = pa;
3483
3484         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3485          * possible race when the group is being loaded concurrently
3486          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3487          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3488          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3489          */
3490         mb_debug(ac->ac_sb, "use %u/%u from group pa %p\n",
3491                  pa->pa_lstart-len, len, pa);
3492 }
3493
3494 /*
3495  * Return the prealloc space that have minimal distance
3496  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3497  * space that is having currently known minimal distance
3498  * from the goal block.
3499  */
3500 static struct ext4_prealloc_space *
3501 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3502                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3503                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3504 {
3505         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3506
3507         if (cpa == NULL) {
3508                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3509                 return pa;
3510         }
3511         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3512         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3513
3514         if (cur_distance <= new_distance)
3515                 return cpa;
3516
3517         /* drop the previous reference */
3518         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3519         atomic_inc(&pa->pa_count);
3520         return pa;
3521 }
3522
3523 /*
3524  * search goal blocks in preallocated space
3525  */
3526 static noinline_for_stack bool
3527 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3528 {
3529         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3530         int order, i;
3531         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3532         struct ext4_locality_group *lg;
3533         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3534         ext4_fsblk_t goal_block;
3535
3536         /* only data can be preallocated */
3537         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3538                 return false;
3539
3540         /* first, try per-file preallocation */
3541         rcu_read_lock();
3542         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3543
3544                 /* all fields in this condition don't change,
3545                  * so we can skip locking for them */
3546                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3547                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3548                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3549                         continue;
3550
3551                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3552                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3553                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3554                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3555                         continue;
3556
3557                 /* found preallocated blocks, use them */
3558                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3559                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3560                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3561                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3562                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3563                         ac->ac_criteria = 10;
3564                         rcu_read_unlock();
3565                         return true;
3566                 }
3567                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3568         }
3569         rcu_read_unlock();
3570
3571         /* can we use group allocation? */
3572         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3573                 return false;
3574
3575         /* inode may have no locality group for some reason */
3576         lg = ac->ac_lg;
3577         if (lg == NULL)
3578                 return false;
3579         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3580         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3581                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3582                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3583
3584         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3585         /*
3586          * search for the prealloc space that is having
3587          * minimal distance from the goal block.
3588          */
3589         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3590                 rcu_read_lock();
3591                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3592                                         pa_inode_list) {
3593                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3594                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3595                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3596
3597                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3598                                                                 pa, cpa);
3599                         }
3600                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3601                 }
3602                 rcu_read_unlock();
3603         }
3604         if (cpa) {
3605                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3606                 ac->ac_criteria = 20;
3607                 return true;
3608         }
3609         return false;
3610 }
3611
3612 /*
3613  * the function goes through all block freed in the group
3614  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3615  * buddy must be generated from this bitmap
3616  * Need to be called with the ext4 group lock held
3617  */
3618 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3619                                                 ext4_group_t group)
3620 {
3621         struct rb_node *n;
3622         struct ext4_group_info *grp;
3623         struct ext4_free_data *entry;
3624
3625         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3626         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3627
3628         while (n) {
3629                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3630                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3631                 n = rb_next(n);
3632         }
3633         return;
3634 }
3635
3636 /*
3637  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3638  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3639  * Need to be called with ext4 group lock held
3640  */
3641 static noinline_for_stack
3642 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3643                                         ext4_group_t group)
3644 {
3645         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3646         struct ext4_prealloc_space *pa;
3647         struct list_head *cur;
3648         ext4_group_t groupnr;
3649         ext4_grpblk_t start;
3650         int preallocated = 0;
3651         int len;
3652
3653         /* all form of preallocation discards first load group,
3654          * so the only competing code is preallocation use.
3655          * we don't need any locking here
3656          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3657          * otherwise we could leave used blocks available for
3658          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3659          * is dropping preallocation
3660          */
3661         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3662                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3663                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3664                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3665                                              &groupnr, &start);
3666                 len = pa->pa_len;
3667                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3668                 if (unlikely(len == 0))
3669                         continue;
3670                 BUG_ON(groupnr != group);
3671                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3672                 preallocated += len;
3673         }
3674         mb_debug(sb, "preallocated %d for group %u\n", preallocated, group);
3675 }
3676
3677 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3678 {
3679         struct ext4_prealloc_space *pa;
3680         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3681
3682         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3683         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3684         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3685 }
3686
3687 /*
3688  * drops a reference to preallocated space descriptor
3689  * if this was the last reference and the space is consumed
3690  */
3691 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3692                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3693 {
3694         ext4_group_t grp;
3695         ext4_fsblk_t grp_blk;
3696
3697         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3698         spin_lock(&pa->pa_lock);
3699         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3700                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3701                 return;
3702         }
3703
3704         if (pa->pa_deleted == 1) {
3705                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3706                 return;
3707         }
3708
3709         pa->pa_deleted = 1;
3710         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3711
3712         grp_blk = pa->pa_pstart;
3713         /*
3714          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3715          * next group when pa is used up
3716          */
3717         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3718                 grp_blk--;
3719
3720         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3721
3722         /*
3723          * possible race:
3724          *
3725          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3726          *                                      find block B in PA
3727          *  copy on-disk bitmap to buddy
3728          *                                      mark B in on-disk bitmap
3729          *                                      drop PA from group
3730          *  mark all PAs in buddy
3731          *
3732          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3733          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3734          * against that pair
3735          */
3736         ext4_lock_group(sb, grp);
3737         list_del(&pa->pa_group_list);
3738         ext4_unlock_group(sb, grp);
3739
3740         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3741         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3742         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3743
3744         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3745 }
3746
3747 /*
3748  * creates new preallocated space for given inode
3749  */
3750 static noinline_for_stack void
3751 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3752 {
3753         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3754         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3755         struct ext4_prealloc_space *pa;
3756         struct ext4_group_info *grp;
3757         struct ext4_inode_info *ei;
3758
3759         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3760         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3761         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3762         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3763         BUG_ON(ac->ac_pa == NULL);
3764
3765         pa = ac->ac_pa;
3766
3767         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3768                 int winl;
3769                 int wins;
3770                 int win;
3771                 int offs;
3772
3773                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3774                  * so, found space must get proper lstart
3775                  * to cover original request */
3776                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3777                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3778
3779                 /* we're limited by original request in that
3780                  * logical block must be covered any way
3781                  * winl is window we can move our chunk within */
3782                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3783
3784                 /* also, we should cover whole original request */
3785                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3786
3787                 /* the smallest one defines real window */
3788                 win = min(winl, wins);
3789
3790                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3791                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3792                 if (offs && offs < win)
3793                         win = offs;
3794
3795                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3796                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3797                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3798                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3799         }
3800
3801         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3802          * allocated blocks for history */
3803         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3804
3805         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3806         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3807         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3808         pa->pa_free = pa->pa_len;
3809         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3810         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3811         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3812         pa->pa_deleted = 0;
3813         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3814
3815         mb_debug(sb, "new inode pa %p: %llu/%d for %u\n", pa, pa->pa_pstart,
3816                  pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3817         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3818
3819         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3820         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3821
3822         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3823         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3824
3825         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3826         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3827
3828         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3829
3830         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3831         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3832         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3833 }
3834
3835 /*
3836  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3837  */
3838 static noinline_for_stack void
3839 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3840 {
3841         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3842         struct ext4_locality_group *lg;
3843         struct ext4_prealloc_space *pa;
3844         struct ext4_group_info *grp;
3845
3846         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3847         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3848         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3849         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3850         BUG_ON(ac->ac_pa == NULL);
3851
3852         pa = ac->ac_pa;
3853
3854         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3855          * allocated blocks for history */
3856         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3857
3858         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3859         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3860         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3861         pa->pa_free = pa->pa_len;
3862         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3863         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3864         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3865         pa->pa_deleted = 0;
3866         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3867
3868         mb_debug(sb, "new group pa %p: %llu/%d for %u\n", pa, pa->pa_pstart,
3869                  pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3870         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3871
3872         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3873         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3874
3875         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3876         lg = ac->ac_lg;
3877         BUG_ON(lg == NULL);
3878
3879         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3880         pa->pa_inode = NULL;
3881
3882         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3883
3884         /*
3885          * We will later add the new pa to the right bucket
3886          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3887          */
3888 }
3889
3890 static void ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3891 {
3892         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3893                 ext4_mb_new_group_pa(ac);
3894         else
3895                 ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3896 }
3897
3898 /*
3899  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3900  * in-core bitmap and buddy.
3901  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3902  * nobody else can find/use it.
3903  * the caller MUST hold group/inode locks.
3904  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3905  */
3906 static noinline_for_stack int
3907 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3908                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3909 {
3910         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3911         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3912         unsigned int end;
3913         unsigned int next;
3914         ext4_group_t group;
3915         ext4_grpblk_t bit;
3916         unsigned long long grp_blk_start;
3917         int free = 0;
3918
3919         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3920         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3921         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3922         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3923         end = bit + pa->pa_len;
3924
3925         while (bit < end) {
3926                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3927                 if (bit >= end)
3928                         break;
3929                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3930                 mb_debug(sb, "free preallocated %u/%u in group %u\n",
3931                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3932                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3933                 free += next - bit;
3934
3935                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3936                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3937                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3938                                                next - bit);
3939                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3940                 bit = next + 1;
3941         }
3942         if (free != pa->pa_free) {
3943                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3944                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %d",
3945                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3946                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3947                          pa->pa_len);
3948                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3949                                         free, pa->pa_free);
3950                 /*
3951                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3952                  * from the bitmap and continue.
3953                  */
3954         }
3955         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3956
3957         return 0;
3958 }
3959
3960 static noinline_for_stack int
3961 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3962                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3963 {
3964         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3965         ext4_group_t group;
3966         ext4_grpblk_t bit;
3967
3968         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3969         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3970         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3971         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3972         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3973         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3974         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3975
3976         return 0;
3977 }
3978
3979 /*
3980  * releases all preallocations in given group
3981  *
3982  * first, we need to decide discard policy:
3983  * - when do we discard
3984  *   1) ENOSPC
3985  * - how many do we discard
3986  *   1) how many requested
3987  */
3988 static noinline_for_stack int
3989 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3990                                         ext4_group_t group, int needed)
3991 {
3992         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3993         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3994         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3995         struct list_head list;
3996         struct ext4_buddy e4b;
3997         int err;
3998         int busy = 0;
3999         int free = 0;
4000
4001         mb_debug(sb, "discard preallocation for group %u\n", group);
4002         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
4003                 goto out_dbg;
4004
4005         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4006         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4007                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4008                 ext4_error_err(sb, -err,
4009                                "Error %d reading block bitmap for %u",
4010                                err, group);
4011                 goto out_dbg;
4012         }
4013
4014         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4015         if (err) {
4016                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
4017                              err, group);
4018                 put_bh(bitmap_bh);
4019                 goto out_dbg;
4020         }
4021
4022         if (needed == 0)
4023                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
4024
4025         INIT_LIST_HEAD(&list);
4026 repeat:
4027         ext4_lock_group(sb, group);
4028         this_cpu_inc(discard_pa_seq);
4029         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
4030                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
4031                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4032                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4033                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4034                         busy = 1;
4035                         continue;
4036                 }
4037                 if (pa->pa_deleted) {
4038                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4039                         continue;
4040                 }
4041
4042                 /* seems this one can be freed ... */
4043                 pa->pa_deleted = 1;
4044
4045                 /* we can trust pa_free ... */
4046                 free += pa->pa_free;
4047
4048                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4049
4050                 list_del(&pa->pa_group_list);
4051                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
4052         }
4053
4054         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
4055         if (free < needed && busy) {
4056                 busy = 0;
4057                 ext4_unlock_group(sb, group);
4058                 cond_resched();
4059                 goto repeat;
4060         }
4061
4062         /* found anything to free? */
4063         if (list_empty(&list)) {
4064                 BUG_ON(free != 0);
4065                 mb_debug(sb, "Someone else may have freed PA for this group %u\n",
4066                          group);
4067                 goto out;
4068         }
4069
4070         /* now free all selected PAs */
4071         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4072
4073                 /* remove from object (inode or locality group) */
4074                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4075                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4076                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4077
4078                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
4079                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4080                 else
4081                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4082
4083                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4084                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4085         }
4086
4087 out:
4088         ext4_unlock_group(sb, group);
4089         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4090         put_bh(bitmap_bh);
4091 out_dbg:
4092         mb_debug(sb, "discarded (%d) blocks preallocated for group %u bb_free (%d)\n",
4093                  free, group, grp->bb_free);
4094         return free;
4095 }
4096
4097 /*
4098  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
4099  *
4100  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
4101  * We don't want another block to be served from the prealloc
4102  * space when we are discarding the inode prealloc space.
4103  *
4104  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
4105  */
4106 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
4107 {
4108         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
4109         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4110         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4111         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4112         ext4_group_t group = 0;
4113         struct list_head list;
4114         struct ext4_buddy e4b;
4115         int err;
4116
4117         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
4118                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
4119                 return;
4120         }
4121
4122         mb_debug(sb, "discard preallocation for inode %lu\n",
4123                  inode->i_ino);
4124         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
4125
4126         INIT_LIST_HEAD(&list);
4127
4128 repeat:
4129         /* first, collect all pa's in the inode */
4130         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
4131         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
4132                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
4133                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
4134                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
4135                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4136                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4137                         /* this shouldn't happen often - nobody should
4138                          * use preallocation while we're discarding it */
4139                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4140                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4141                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
4142                                  "uh-oh! used pa while discarding");
4143                         WARN_ON(1);
4144                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4145                         goto repeat;
4146
4147                 }
4148                 if (pa->pa_deleted == 0) {
4149                         pa->pa_deleted = 1;
4150                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4151                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4152                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
4153                         continue;
4154                 }
4155
4156                 /* someone is deleting pa right now */
4157                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4158                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4159
4160                 /* we have to wait here because pa_deleted
4161                  * doesn't mean pa is already unlinked from
4162                  * the list. as we might be called from
4163                  * ->clear_inode() the inode will get freed
4164                  * and concurrent thread which is unlinking
4165                  * pa from inode's list may access already
4166                  * freed memory, bad-bad-bad */
4167
4168                 /* XXX: if this happens too often, we can
4169                  * add a flag to force wait only in case
4170                  * of ->clear_inode(), but not in case of
4171                  * regular truncate */
4172                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4173                 goto repeat;
4174         }
4175         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4176
4177         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4178                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4179                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4180
4181                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4182                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4183                 if (err) {
4184                         ext4_error_err(sb, -err, "Error %d loading buddy information for %u",
4185                                        err, group);
4186                         continue;
4187                 }
4188
4189                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4190                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4191                         err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4192                         ext4_error_err(sb, -err, "Error %d reading block bitmap for %u",
4193                                        err, group);
4194                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4195                         continue;
4196                 }
4197
4198                 ext4_lock_group(sb, group);
4199                 list_del(&pa->pa_group_list);
4200                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4201                 ext4_unlock_group(sb, group);
4202
4203                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4204                 put_bh(bitmap_bh);
4205
4206                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4207                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4208         }
4209 }
4210
4211 static int ext4_mb_pa_alloc(struct ext4_allocation_context *ac)
4212 {
4213         struct ext4_prealloc_space *pa;
4214
4215         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
4216         pa = kmem_cache_zalloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
4217         if (!pa)
4218                 return -ENOMEM;
4219         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
4220         ac->ac_pa = pa;
4221         return 0;
4222 }
4223
4224 static void ext4_mb_pa_free(struct ext4_allocation_context *ac)
4225 {
4226         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4227
4228         BUG_ON(!pa);
4229         ac->ac_pa = NULL;
4230         WARN_ON(!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count));
4231         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
4232 }
4233
4234 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4235 static inline void ext4_mb_show_pa(struct super_block *sb)
4236 {
4237         ext4_group_t i, ngroups;
4238
4239         if (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED)
4240                 return;
4241
4242         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4243         mb_debug(sb, "groups: ");
4244         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4245                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4246                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4247                 ext4_grpblk_t start;
4248                 struct list_head *cur;
4249                 ext4_lock_group(sb, i);
4250                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4251                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4252                                         pa_group_list);
4253                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4254                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4255                                                      NULL, &start);
4256                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4257                         mb_debug(sb, "PA:%u:%d:%d\n", i, start,
4258                                  pa->pa_len);
4259                 }
4260                 ext4_unlock_group(sb, i);
4261                 mb_debug(sb, "%u: %d/%d\n", i, grp->bb_free,
4262                          grp->bb_fragments);
4263         }
4264 }
4265
4266 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4267 {
4268         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4269
4270         if (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED)
4271                 return;
4272
4273         mb_debug(sb, "Can't allocate:"
4274                         " Allocation context details:");
4275         mb_debug(sb, "status %u flags 0x%x",
4276                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4277         mb_debug(sb, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4278                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4279                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4280                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4281                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4282                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4283                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4284                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4285                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4286                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4287                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4288                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4289                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4290                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4291                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4292                         (int)ac->ac_criteria);
4293         mb_debug(sb, "%u found", ac->ac_found);
4294         ext4_mb_show_pa(sb);
4295 }
4296 #else
4297 static inline void ext4_mb_show_pa(struct super_block *sb)
4298 {
4299         return;
4300 }
4301 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4302 {
4303         ext4_mb_show_pa(ac->ac_sb);
4304         return;
4305 }
4306 #endif
4307
4308 /*
4309  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4310  * file is determined by the current size or the resulting size after
4311  * allocation which ever is larger
4312  *
4313  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4314  */
4315 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4316 {
4317         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4318         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4319         loff_t size, isize;
4320
4321         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4322                 return;
4323
4324         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4325                 return;
4326
4327         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4328         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4329                 >> bsbits;
4330
4331         if ((size == isize) && !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4332             !inode_is_open_for_write(ac->ac_inode)) {
4333                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4334                 return;
4335         }
4336
4337         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4338                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4339                 return;
4340         }
4341
4342         /* don't use group allocation for large files */
4343         size = max(size, isize);
4344         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4345                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4346                 return;
4347         }
4348
4349         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4350         /*
4351          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4352          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4353          * request from multiple CPUs.
4354          */
4355         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4356
4357         /* we're going to use group allocation */
4358         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4359
4360         /* serialize all allocations in the group */
4361         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4362 }
4363
4364 static noinline_for_stack int
4365 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4366                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4367 {
4368         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4369         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4370         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4371         ext4_group_t group;
4372         unsigned int len;
4373         ext4_fsblk_t goal;
4374         ext4_grpblk_t block;
4375
4376         /* we can't allocate > group size */
4377         len = ar->len;
4378
4379         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4380         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4381                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4382
4383         /* start searching from the goal */
4384         goal = ar->goal;
4385         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4386                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4387                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4388         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4389
4390         /* set up allocation goals */
4391         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4392         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4393         ac->ac_sb = sb;
4394         ac->ac_inode = ar->inode;
4395         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4396         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4397         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4398         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4399         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4400         ac->ac_flags = ar->flags;
4401
4402         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4403          * locality group. this is a policy, actually */
4404         ext4_mb_group_or_file(ac);
4405
4406         mb_debug(sb, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags 0x%x, 2^%d, "
4407                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4408                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4409                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4410                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4411                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4412                         inode_is_open_for_write(ar->inode) ? "" : "non-");
4413         return 0;
4414
4415 }
4416
4417 static noinline_for_stack void
4418 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4419                                         struct ext4_locality_group *lg,
4420                                         int order, int total_entries)
4421 {
4422         ext4_group_t group = 0;
4423         struct ext4_buddy e4b;
4424         struct list_head discard_list;
4425         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4426
4427         mb_debug(sb, "discard locality group preallocation\n");
4428
4429         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4430
4431         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4432         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4433                                 pa_inode_list,
4434                                 lockdep_is_held(&lg->lg_prealloc_lock)) {
4435                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4436                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4437                         /*
4438                          * This is the pa that we just used
4439                          * for block allocation. So don't
4440                          * free that
4441                          */
4442                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4443                         continue;
4444                 }
4445                 if (pa->pa_deleted) {
4446                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4447                         continue;
4448                 }
4449                 /* only lg prealloc space */
4450                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4451
4452                 /* seems this one can be freed ... */
4453                 pa->pa_deleted = 1;
4454                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4455
4456                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4457                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4458
4459                 total_entries--;
4460                 if (total_entries <= 5) {
4461                         /*
4462                          * we want to keep only 5 entries
4463                          * allowing it to grow to 8. This
4464                          * mak sure we don't call discard
4465                          * soon for this list.
4466                          */
4467                         break;
4468                 }
4469         }
4470         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4471
4472         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4473                 int err;
4474
4475                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4476                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4477                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4478                 if (err) {
4479                         ext4_error_err(sb, -err, "Error %d loading buddy information for %u",
4480                                        err, group);
4481                         continue;
4482                 }
4483                 ext4_lock_group(sb, group);
4484                 list_del(&pa->pa_group_list);
4485                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4486                 ext4_unlock_group(sb, group);
4487
4488                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4489                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4490                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4491         }
4492 }
4493
4494 /*
4495  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4496  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4497  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4498  *
4499  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4500  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4501  */
4502
4503 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4504 {
4505         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4506         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4507         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4508         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4509
4510         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4511         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4512                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4513                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4514         /* Add the prealloc space to lg */
4515         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4516         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4517                                 pa_inode_list,
4518                                 lockdep_is_held(&lg->lg_prealloc_lock)) {
4519                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4520                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4521                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4522                         continue;
4523                 }
4524                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4525                         /* Add to the tail of the previous entry */
4526                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4527                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4528                         added = 1;
4529                         /*
4530                          * we want to count the total
4531                          * number of entries in the list
4532                          */
4533                 }
4534                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4535                 lg_prealloc_count++;
4536         }
4537         if (!added)
4538                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4539                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4540         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4541
4542         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4543         if (lg_prealloc_count > 8) {
4544                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4545                                                   order, lg_prealloc_count);
4546                 return;
4547         }
4548         return ;
4549 }
4550
4551 /*
4552  * release all resource we used in allocation
4553  */
4554 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4555 {
4556         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4557         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4558         if (pa) {
4559                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4560                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4561                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4562                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4563                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4564                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4565                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4566                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4567                 }
4568         }
4569         if (pa) {
4570                 /*
4571                  * We want to add the pa to the right bucket.
4572                  * Remove it from the list and while adding
4573                  * make sure the list to which we are adding
4574                  * doesn't grow big.
4575                  */
4576                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4577                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4578                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4579                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4580                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4581                 }
4582                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4583         }
4584         if (ac->ac_bitmap_page)
4585                 put_page(ac->ac_bitmap_page);
4586         if (ac->ac_buddy_page)
4587                 put_page(ac->ac_buddy_page);
4588         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4589                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4590         ext4_mb_collect_stats(ac);
4591         return 0;
4592 }
4593
4594 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4595 {
4596         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4597         int ret;
4598         int freed = 0;
4599
4600         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4601         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4602                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4603                 freed += ret;
4604                 needed -= ret;
4605         }
4606
4607         return freed;
4608 }
4609
4610 static bool ext4_mb_discard_preallocations_should_retry(struct super_block *sb,
4611                         struct ext4_allocation_context *ac, u64 *seq)
4612 {
4613         int freed;
4614         u64 seq_retry = 0;
4615         bool ret = false;
4616
4617         freed = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4618         if (freed) {
4619                 ret = true;
4620                 goto out_dbg;
4621         }
4622         seq_retry = ext4_get_discard_pa_seq_sum();
4623         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_STRICT_CHECK) || seq_retry != *seq) {
4624                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STRICT_CHECK;
4625                 *seq = seq_retry;
4626                 ret = true;
4627         }
4628
4629 out_dbg:
4630         mb_debug(sb, "freed %d, retry ? %s\n", freed, ret ? "yes" : "no");
4631         return ret;
4632 }
4633
4634 /*
4635  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4636  * it tries to use preallocation first, then falls back
4637  * to usual allocation
4638  */
4639 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4640                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4641 {
4642         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4643         struct ext4_sb_info *sbi;
4644         struct super_block *sb;
4645         ext4_fsblk_t block = 0;
4646         unsigned int inquota = 0;
4647         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4648         u64 seq;
4649
4650         might_sleep();
4651         sb = ar->inode->i_sb;
4652         sbi = EXT4_SB(sb);
4653
4654         trace_ext4_request_blocks(ar);
4655
4656         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4657         if (ext4_is_quota_file(ar->inode))
4658                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4659
4660         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4661                 /* Without delayed allocation we need to verify
4662                  * there is enough free blocks to do block allocation
4663                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4664                  */
4665                 while (ar->len &&
4666                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4667
4668                         /* let others to free the space */
4669                         cond_resched();
4670                         ar->len = ar->len >> 1;
4671                 }
4672                 if (!ar->len) {
4673                         ext4_mb_show_pa(sb);
4674                         *errp = -ENOSPC;
4675                         return 0;
4676                 }
4677                 reserv_clstrs = ar->len;
4678                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4679                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4680                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4681                 } else {
4682                         while (ar->len &&
4683                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4684                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4685
4686                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4687                                 ar->len--;
4688                         }
4689                 }
4690                 inquota = ar->len;
4691                 if (ar->len == 0) {
4692                         *errp = -EDQUOT;
4693                         goto out;
4694                 }
4695         }
4696
4697         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4698         if (!ac) {
4699                 ar->len = 0;
4700                 *errp = -ENOMEM;
4701                 goto out;
4702         }
4703
4704         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4705         if (*errp) {
4706                 ar->len = 0;
4707                 goto out;
4708         }
4709
4710         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4711         seq = this_cpu_read(discard_pa_seq);
4712         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4713                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4714                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4715
4716                 *errp = ext4_mb_pa_alloc(ac);
4717                 if (*errp)
4718                         goto errout;
4719 repeat:
4720                 /* allocate space in core */
4721                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4722                 /*
4723                  * pa allocated above is added to grp->bb_prealloc_list only
4724                  * when we were able to allocate some block i.e. when
4725                  * ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND.
4726                  * And error from above mean ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND
4727                  * So we have to free this pa here itself.
4728                  */
4729                 if (*errp) {
4730                         ext4_mb_pa_free(ac);
4731                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4732                         goto errout;
4733                 }
4734                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4735                         ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_f_ex.fe_len)
4736                         ext4_mb_pa_free(ac);
4737         }
4738         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4739                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4740                 if (*errp) {
4741                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4742                         goto errout;
4743                 } else {
4744                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4745                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4746                 }
4747         } else {
4748                 if (ext4_mb_discard_preallocations_should_retry(sb, ac, &seq))
4749                         goto repeat;
4750                 /*
4751                  * If block allocation fails then the pa allocated above
4752                  * needs to be freed here itself.
4753                  */
4754                 ext4_mb_pa_free(ac);
4755                 *errp = -ENOSPC;
4756         }
4757
4758 errout:
4759         if (*errp) {
4760                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4761                 ar->len = 0;
4762                 ext4_mb_show_ac(ac);
4763         }
4764         ext4_mb_release_context(ac);
4765 out:
4766         if (ac)
4767                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4768         if (inquota && ar->len < inquota)
4769                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4770         if (!ar->len) {
4771                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4772                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4773                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4774                                                 reserv_clstrs);
4775         }
4776
4777         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4778
4779         return block;
4780 }
4781
4782 /*
4783  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4784  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4785  * AND the blocks are associated with the same group.
4786  */
4787 static void ext4_try_merge_freed_extent(struct ext4_sb_info *sbi,
4788                                         struct ext4_free_data *entry,
4789                                         struct ext4_free_data *new_entry,
4790                                         struct rb_root *entry_rb_root)
4791 {
4792         if ((entry->efd_tid != new_entry->efd_tid) ||
4793             (entry->efd_group != new_entry->efd_group))
4794                 return;
4795         if (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count ==
4796             new_entry->efd_start_cluster) {
4797                 new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4798                 new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4799         } else if (new_entry->efd_start_cluster + new_entry->efd_count ==
4800                    entry->efd_start_cluster) {
4801                 new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4802         } else
4803                 return;
4804         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4805         list_del(&entry->efd_list);
4806         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4807         rb_erase(&entry->efd_node, entry_rb_root);
4808         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4809 }
4810
4811 static noinline_for_stack int
4812 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4813                       struct ext4_free_data *new_entry)
4814 {
4815         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4816         ext4_grpblk_t cluster;
4817         ext4_grpblk_t clusters = new_entry->efd_count;
4818         struct ext4_free_data *entry;
4819         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4820         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4821         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4822         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4823         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4824
4825         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4826         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4827         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4828
4829         new_node = &new_entry->efd_node;
4830         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4831
4832         if (!*n) {
4833                 /* first free block exent. We need to
4834                    protect buddy cache from being freed,
4835                  * otherwise we'll refresh it from
4836                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4837                  * blocks */
4838                 get_page(e4b->bd_buddy_page);
4839                 get_page(e4b->bd_bitmap_page);
4840         }
4841         while (*n) {
4842                 parent = *n;
4843                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4844                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4845                         n = &(*n)->rb_left;
4846                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4847                         n = &(*n)->rb_right;
4848                 else {
4849                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4850                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4851                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4852                                 "Block already on to-be-freed list");
4853                         return 0;
4854                 }
4855         }
4856
4857         rb_link_node(new_node, parent, n);
4858         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4859
4860         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4861         node = rb_prev(new_node);
4862         if (node) {
4863                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4864                 ext4_try_merge_freed_extent(sbi, entry, new_entry,
4865                                             &(db->bb_free_root));
4866         }
4867
4868         node = rb_next(new_node);
4869         if (node) {
4870                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4871                 ext4_try_merge_freed_extent(sbi, entry, new_entry,
4872                                             &(db->bb_free_root));
4873         }
4874
4875         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4876         list_add_tail(&new_entry->efd_list, &sbi->s_freed_data_list);
4877         sbi->s_mb_free_pending += clusters;
4878         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4879         return 0;
4880 }
4881
4882 /**
4883  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4884  * @handle:             handle for this transaction
4885  * @inode:              inode
4886  * @bh:                 optional buffer of the block to be freed
4887  * @block:              starting physical block to be freed
4888  * @count:              number of blocks to be freed
4889  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4890  */
4891 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4892                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4893                       unsigned long count, int flags)
4894 {
4895         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4896         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4897         struct ext4_group_desc *gdp;
4898         unsigned int overflow;
4899         ext4_grpblk_t bit;
4900         struct buffer_head *gd_bh;
4901         ext4_group_t block_group;
4902         struct ext4_sb_info *sbi;
4903         struct ext4_buddy e4b;
4904         unsigned int count_clusters;
4905         int err = 0;
4906         int ret;
4907
4908         might_sleep();
4909         if (bh) {
4910                 if (block)
4911                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4912                 else
4913                         block = bh->b_blocknr;
4914         }
4915
4916         sbi = EXT4_SB(sb);
4917         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4918             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4919                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4920                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4921                 goto error_return;
4922         }
4923
4924         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4925         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4926
4927         if (bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4928                 BUG_ON(count > 1);
4929
4930                 ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4931                             inode, bh, block);
4932         }
4933
4934         /*
4935          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4936          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4937          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4938          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4939          * requested to avoid doing so.
4940          */
4941         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4942         if (overflow) {
4943                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4944                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4945                         block += overflow;
4946                         if (count > overflow)
4947                                 count -= overflow;
4948                         else
4949                                 return;
4950                 } else {
4951                         block -= overflow;
4952                         count += overflow;
4953                 }
4954         }
4955         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4956         if (overflow) {
4957                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4958                         if (count > overflow)
4959                                 count -= overflow;
4960                         else
4961                                 return;
4962                 } else
4963                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4964         }
4965
4966         if (!bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4967                 int i;
4968                 int is_metadata = flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4969
4970                 for (i = 0; i < count; i++) {
4971                         cond_resched();
4972                         if (is_metadata)
4973                                 bh = sb_find_get_block(inode->i_sb, block + i);
4974                         ext4_forget(handle, is_metadata, inode, bh, block + i);
4975                 }
4976         }
4977
4978 do_more:
4979         overflow = 0;
4980         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4981
4982         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4983                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4984                 return;
4985
4986         /*
4987          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4988          * boundary.
4989          */
4990         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4991                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4992                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4993                 count -= overflow;
4994         }
4995         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4996         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4997         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4998                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4999                 bitmap_bh = NULL;
5000                 goto error_return;
5001         }
5002         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
5003         if (!gdp) {
5004                 err = -EIO;
5005                 goto error_return;
5006         }
5007
5008         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
5009             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
5010             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
5011                      sbi->s_itb_per_group) ||
5012             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
5013                      sbi->s_itb_per_group)) {
5014
5015                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
5016                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
5017                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
5018                 goto error_return;
5019         }
5020
5021         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
5022         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
5023         if (err)
5024                 goto error_return;
5025
5026         /*
5027          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
5028          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
5029          * using it
5030          */
5031         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
5032         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
5033         if (err)
5034                 goto error_return;
5035 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
5036         {
5037                 int i;
5038                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
5039                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
5040         }
5041 #endif
5042         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
5043
5044         /* __GFP_NOFAIL: retry infinitely, ignore TIF_MEMDIE and memcg limit. */
5045         err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, block_group, &e4b,
5046                                      GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
5047         if (err)
5048                 goto error_return;
5049
5050         /*
5051          * We need to make sure we don't reuse the freed block until after the
5052          * transaction is committed. We make an exception if the inode is to be
5053          * written in writeback mode since writeback mode has weak data
5054          * consistency guarantees.
5055          */
5056         if (ext4_handle_valid(handle) &&
5057             ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) ||
5058              !ext4_should_writeback_data(inode))) {
5059                 struct ext4_free_data *new_entry;
5060                 /*
5061                  * We use __GFP_NOFAIL because ext4_free_blocks() is not allowed
5062                  * to fail.
5063                  */
5064                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep,
5065                                 GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
5066                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
5067                 new_entry->efd_group = block_group;
5068                 new_entry->efd_count = count_clusters;
5069                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
5070
5071                 ext4_lock_group(sb, block_group);
5072                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
5073                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
5074         } else {
5075                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
5076                  * with group lock held. generate_buddy look at
5077                  * them with group lock_held
5078                  */
5079                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
5080                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count,
5081                                                  NULL);
5082                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
5083                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
5084                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
5085                                          " with %d", block_group, bit, count,
5086                                          err);
5087                 } else
5088                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
5089
5090                 ext4_lock_group(sb, block_group);
5091                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
5092                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
5093         }
5094
5095         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
5096         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
5097         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
5098         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
5099         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5100
5101         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5102                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
5103                 atomic64_add(count_clusters,
5104                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
5105                                                   flex_group)->free_clusters);
5106         }
5107
5108         /*
5109          * on a bigalloc file system, defer the s_freeclusters_counter
5110          * update to the caller (ext4_remove_space and friends) so they
5111          * can determine if a cluster freed here should be rereserved
5112          */
5113         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_RERESERVE_CLUSTER)) {
5114                 if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
5115                         dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
5116                 percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
5117                                    count_clusters);
5118         }
5119
5120         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5121
5122         /* We dirtied the bitmap block */
5123         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5124         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5125
5126         /* And the group descriptor block */
5127         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5128         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5129         if (!err)
5130                 err = ret;
5131
5132         if (overflow && !err) {
5133                 block += count;
5134                 count = overflow;
5135                 put_bh(bitmap_bh);
5136                 goto do_more;
5137         }
5138 error_return:
5139         brelse(bitmap_bh);
5140         ext4_std_error(sb, err);
5141         return;
5142 }
5143
5144 /**
5145  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
5146  * @handle:                     handle to this transaction
5147  * @sb:                         super block
5148  * @block:                      start physical block to add to the block group
5149  * @count:                      number of blocks to free
5150  *
5151  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
5152  */
5153 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
5154                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
5155 {
5156         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
5157         struct buffer_head *gd_bh;
5158         ext4_group_t block_group;
5159         ext4_grpblk_t bit;
5160         unsigned int i;
5161         struct ext4_group_desc *desc;
5162         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
5163         struct ext4_buddy e4b;
5164         int err = 0, ret, free_clusters_count;
5165         ext4_grpblk_t clusters_freed;
5166         ext4_fsblk_t first_cluster = EXT4_B2C(sbi, block);
5167         ext4_fsblk_t last_cluster = EXT4_B2C(sbi, block + count - 1);
5168         unsigned long cluster_count = last_cluster - first_cluster + 1;
5169
5170         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
5171
5172         if (count == 0)
5173                 return 0;
5174
5175         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
5176         /*
5177          * Check to see if we are freeing blocks across a group
5178          * boundary.
5179          */
5180         if (bit + cluster_count > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
5181                 ext4_warning(sb, "too many blocks added to group %u",
5182                              block_group);
5183                 err = -EINVAL;
5184                 goto error_return;
5185         }
5186
5187         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
5188         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
5189                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
5190                 bitmap_bh = NULL;
5191                 goto error_return;
5192         }
5193
5194         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
5195         if (!desc) {
5196                 err = -EIO;
5197                 goto error_return;
5198         }
5199
5200         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
5201             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
5202             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
5203             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
5204                      sbi->s_itb_per_group)) {
5205                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
5206                            "Block = %llu, count = %lu",
5207                            block, count);
5208                 err = -EINVAL;
5209                 goto error_return;
5210         }
5211
5212         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
5213         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
5214         if (err)
5215                 goto error_return;
5216
5217         /*
5218          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
5219          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
5220          * using it
5221          */
5222         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
5223         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
5224         if (err)
5225                 goto error_return;
5226
5227         for (i = 0, clusters_freed = 0; i < cluster_count; i++) {
5228                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
5229                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
5230                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
5231                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
5232                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
5233                 } else {
5234                         clusters_freed++;
5235                 }
5236         }
5237
5238         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
5239         if (err)
5240                 goto error_return;
5241
5242         /*
5243          * need to update group_info->bb_free and bitmap
5244          * with group lock held. generate_buddy look at
5245          * them with group lock_held
5246          */
5247         ext4_lock_group(sb, block_group);
5248         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, cluster_count);
5249         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, cluster_count);
5250         free_clusters_count = clusters_freed +
5251                 ext4_free_group_clusters(sb, desc);
5252         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, free_clusters_count);
5253         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
5254         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
5255         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5256         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
5257                            clusters_freed);
5258
5259         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5260                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
5261                 atomic64_add(clusters_freed,
5262                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
5263                                                   flex_group)->free_clusters);
5264         }
5265
5266         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5267
5268         /* We dirtied the bitmap block */
5269         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5270         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5271
5272         /* And the group descriptor block */
5273         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5274         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5275         if (!err)
5276                 err = ret;
5277
5278 error_return:
5279         brelse(bitmap_bh);
5280         ext4_std_error(sb, err);
5281         return err;
5282 }
5283
5284 /**
5285  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5286  * @sb:         super block for the file system
5287  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5288  * @count:      number of blocks to TRIM
5289  * @group:      alloc. group we are working with
5290  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5291  *
5292  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5293  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5294  * be called with under the group lock.
5295  */
5296 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5297                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5298 __releases(bitlock)
5299 __acquires(bitlock)
5300 {
5301         struct ext4_free_extent ex;
5302         int ret = 0;
5303
5304         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5305
5306         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5307
5308         ex.fe_start = start;
5309         ex.fe_group = group;
5310         ex.fe_len = count;
5311
5312         /*
5313          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5314          * being trimmed.
5315          */
5316         mb_mark_used(e4b, &ex);
5317         ext4_unlock_group(sb, group);
5318         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count, NULL);
5319         ext4_lock_group(sb, group);
5320         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5321         return ret;
5322 }
5323
5324 /**
5325  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5326  * @sb:                 super block for file system
5327  * @group:              group to be trimmed
5328  * @start:              first group block to examine
5329  * @max:                last group block to examine
5330  * @minblocks:          minimum extent block count
5331  *
5332  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5333  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5334  * the extent.
5335  *
5336  *
5337  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5338  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5339  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5340  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5341  */
5342 static ext4_grpblk_t
5343 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5344                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5345                    ext4_grpblk_t minblocks)
5346 {
5347         void *bitmap;
5348         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5349         struct ext4_buddy e4b;
5350         int ret = 0;
5351
5352         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5353
5354         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5355         if (ret) {
5356                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
5357                              ret, group);
5358                 return ret;
5359         }
5360         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5361
5362         ext4_lock_group(sb, group);
5363         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5364             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5365                 goto out;
5366
5367         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5368                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5369
5370         while (start <= max) {
5371                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5372                 if (start > max)
5373                         break;
5374                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5375
5376                 if ((next - start) >= minblocks) {
5377                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5378                                                next - start, group, &e4b);
5379                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5380                                 break;
5381                         ret = 0;
5382                         count += next - start;
5383                 }
5384                 free_count += next - start;
5385                 start = next + 1;
5386
5387                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5388                         count = -ERESTARTSYS;
5389                         break;
5390                 }
5391
5392                 if (need_resched()) {
5393                         ext4_unlock_group(sb, group);
5394                         cond_resched();
5395                         ext4_lock_group(sb, group);
5396                 }
5397
5398                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5399                         break;
5400         }
5401
5402         if (!ret) {
5403                 ret = count;
5404                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5405         }
5406 out:
5407         ext4_unlock_group(sb, group);
5408         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5409
5410         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5411                 count, group);
5412
5413         return ret;
5414 }
5415
5416 /**
5417  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5418  * @sb:                 superblock for filesystem
5419  * @range:              fstrim_range structure
5420  *
5421  * start:       First Byte to trim
5422  * len:         number of Bytes to trim from start
5423  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5424  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5425  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5426  * is invoked to trim all free space.
5427  */
5428 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5429 {
5430         struct ext4_group_info *grp;
5431         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5432         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5433         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5434         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5435                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5436         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5437         int ret = 0;
5438
5439         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5440         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5441         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5442                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5443
5444         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5445             start >= max_blks ||
5446             range->len < sb->s_blocksize)
5447                 return -EINVAL;
5448         if (end >= max_blks)
5449                 end = max_blks - 1;
5450         if (end <= first_data_blk)
5451                 goto out;
5452         if (start < first_data_blk)
5453                 start = first_data_blk;
5454
5455         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5456         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5457                                      &first_group, &first_cluster);
5458         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5459                                      &last_group, &last_cluster);
5460
5461         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5462         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5463
5464         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5465                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5466                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5467                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5468                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS);
5469                         if (ret)
5470                                 break;
5471                 }
5472
5473                 /*
5474                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5475                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5476                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5477                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5478                  */
5479                 if (group == last_group)
5480                         end = last_cluster;
5481
5482                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5483                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5484                                                 end, minlen);
5485                         if (cnt < 0) {
5486                                 ret = cnt;
5487                                 break;
5488                         }
5489                         trimmed += cnt;
5490                 }
5491
5492                 /*
5493                  * For every group except the first one, we are sure
5494                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5495                  */
5496                 first_cluster = 0;
5497         }
5498
5499         if (!ret)
5500                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5501
5502 out:
5503         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5504         return ret;
5505 }
5506
5507 /* Iterate all the free extents in the group. */
5508 int
5509 ext4_mballoc_query_range(
5510         struct super_block              *sb,
5511         ext4_group_t                    group,
5512         ext4_grpblk_t                   start,
5513         ext4_grpblk_t                   end,
5514         ext4_mballoc_query_range_fn     formatter,
5515         void                            *priv)
5516 {
5517         void                            *bitmap;
5518         ext4_grpblk_t                   next;
5519         struct ext4_buddy               e4b;
5520         int                             error;
5521
5522         error = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5523         if (error)
5524                 return error;
5525         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5526
5527         ext4_lock_group(sb, group);
5528
5529         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5530                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5531         if (end >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
5532                 end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5533
5534         while (start <= end) {
5535                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, end + 1, start);
5536                 if (start > end)
5537                         break;
5538                 next = mb_find_next_bit(bitmap, end + 1, start);
5539
5540                 ext4_unlock_group(sb, group);
5541                 error = formatter(sb, group, start, next - start, priv);
5542                 if (error)
5543                         goto out_unload;
5544                 ext4_lock_group(sb, group);
5545
5546                 start = next + 1;
5547         }
5548
5549         ext4_unlock_group(sb, group);
5550 out_unload:
5551         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5552
5553         return error;
5554 }