Merge branch 'topic/fixes' into for-linus
[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/backing-dev.h>
18 #include <trace/events/ext4.h>
19
20 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
21 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
22
23 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
24 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
25 #endif
26
27 /*
28  * MUSTDO:
29  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
30  *   - search for metadata in few groups
31  *
32  * TODO v4:
33  *   - normalization should take into account whether file is still open
34  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
35  *   - don't normalize tails
36  *   - quota
37  *   - reservation for superuser
38  *
39  * TODO v3:
40  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
41  *   - track min/max extents in each group for better group selection
42  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
43  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
44  *   - error handling
45  */
46
47 /*
48  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
49  * near to the goal(block) value specified.
50  *
51  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
52  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
53  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
54  * would have after allocation, or the current file size, which ever
55  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
56  * select to use the group preallocation. The default value of
57  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
58  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
59  * terms of number of blocks.
60  *
61  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
62  * ensure that we have small files closer together on the disk.
63  *
64  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
65  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
66  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
67  * represented as:
68  *
69  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
70  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
71  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
72  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
73  *
74  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
75  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
76  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
77  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
78  *
79  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
80  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
81  * pa_free.
82  *
83  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
84  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
85  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
86  *
87  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
88  *
89  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
90  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
91  *
92  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
93  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
94  *
95  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
96  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
97  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
98  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
99  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
100  * we can access them through the page cache. The information regarding
101  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
102  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
103  * inode as:
104  *
105  *  {                        page                        }
106  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
107  *
108  *
109  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
110  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_SIZE /
111  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
112  * which is blocks_per_page/2
113  *
114  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
115  * away when the filesystem is unmounted.
116  *
117  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
118  * to locate that many free blocks we return with additional information
119  * regarding rest of the contiguous physical block available
120  *
121  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
122  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
123  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
124  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
125  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
126  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
127  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
128  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
129  * 512 blocks. This can be tuned via
130  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
131  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
132  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
133  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
134  * greater than the default mb_group_prealloc.
135  *
136  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
137  *
138  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
139  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
140  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
141  *
142  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
143  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
144  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
145  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
146  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
147  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
148  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
149  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
150  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
151  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
152  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
153  * the group specified as the goal value in allocation context via
154  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
155  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
156  * checked.
157  *
158  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
159  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
160  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
161  * subsequent request.
162  */
163
164 /*
165  * mballoc operates on the following data:
166  *  - on-disk bitmap
167  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
168  *  - preallocation descriptors (PAs)
169  *
170  * there are two types of preallocations:
171  *  - inode
172  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
173  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
174  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
175  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
176  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
177  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
178  *    also means that freeing any block within descriptor's range
179  *    must discard all preallocated blocks.
180  *  - locality group
181  *    assigned to specific locality group which does not translate to
182  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
183  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
184  *    it's consumed from the beginning to the end.
185  *
186  * relation between them can be expressed as:
187  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
188  *
189  * this mean blocks mballoc considers used are:
190  *  - allocated blocks (persistent)
191  *  - preallocated blocks (non-persistent)
192  *
193  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
194  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
195  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
196  *
197  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
198  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
199  *
200  * all operations can be expressed as:
201  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
202  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
203  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
204  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
205  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
206  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
207  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
208  *        is used in real operation because we can't know actual used
209  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
210  *
211  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
212  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
213  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
214  * the following knowledge:
215  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
216  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
217  *     nobody can re-allocate that block
218  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
219  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
220  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
221  *     block
222  *
223  * so, now we're building a concurrency table:
224  *  - init buddy vs.
225  *    - new PA
226  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
227  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
228  *    - use inode PA
229  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
230  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
231  *    - discard inode PA
232  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
233  *    - use locality group PA
234  *      again PA-=N must be serialized with init
235  *    - discard locality group PA
236  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
237  *  - new PA vs.
238  *    - use inode PA
239  *      i_data_sem serializes them
240  *    - discard inode PA
241  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
242  *    - use locality group PA
243  *      some mutex should serialize them
244  *    - discard locality group PA
245  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
246  *  - use inode PA
247  *    - use inode PA
248  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
249  *    - discard inode PA
250  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
251  *    - use locality group PA
252  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
253  *    - discard locality group PA
254  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
255  *
256  * now we're ready to make few consequences:
257  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
258  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
259  *  - PA changes only after on-disk bitmap
260  *  - discard must not compete with init. either init is done before
261  *    any discard or they're serialized somehow
262  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
263  *
264  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
265  * in this case, but we should care about concurrent init
266  *
267  */
268
269  /*
270  * Logic in few words:
271  *
272  *  - allocation:
273  *    load group
274  *    find blocks
275  *    mark bits in on-disk bitmap
276  *    release group
277  *
278  *  - use preallocation:
279  *    find proper PA (per-inode or group)
280  *    load group
281  *    mark bits in on-disk bitmap
282  *    release group
283  *    release PA
284  *
285  *  - free:
286  *    load group
287  *    mark bits in on-disk bitmap
288  *    release group
289  *
290  *  - discard preallocations in group:
291  *    mark PAs deleted
292  *    move them onto local list
293  *    load on-disk bitmap
294  *    load group
295  *    remove PA from object (inode or locality group)
296  *    mark free blocks in-core
297  *
298  *  - discard inode's preallocations:
299  */
300
301 /*
302  * Locking rules
303  *
304  * Locks:
305  *  - bitlock on a group        (group)
306  *  - object (inode/locality)   (object)
307  *  - per-pa lock               (pa)
308  *
309  * Paths:
310  *  - new pa
311  *    object
312  *    group
313  *
314  *  - find and use pa:
315  *    pa
316  *
317  *  - release consumed pa:
318  *    pa
319  *    group
320  *    object
321  *
322  *  - generate in-core bitmap:
323  *    group
324  *        pa
325  *
326  *  - discard all for given object (inode, locality group):
327  *    object
328  *        pa
329  *    group
330  *
331  *  - discard all for given group:
332  *    group
333  *        pa
334  *    group
335  *        object
336  *
337  */
338 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
339 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
340 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
341
342 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
343  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
344  * each unique s_blocksize_bits */
345 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
346 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
347
348 static const char * const ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
349         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
350         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
351         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
352 };
353
354 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
355                                         ext4_group_t group);
356 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
357                                                 ext4_group_t group);
358
359 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
360 {
361 #if BITS_PER_LONG == 64
362         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
363         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
364 #elif BITS_PER_LONG == 32
365         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
366         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
367 #else
368 #error "how many bits you are?!"
369 #endif
370         return addr;
371 }
372
373 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
374 {
375         /*
376          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
377          * needs unsigned long aligned address
378          */
379         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
380         return ext4_test_bit(bit, addr);
381 }
382
383 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
384 {
385         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
386         ext4_set_bit(bit, addr);
387 }
388
389 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
390 {
391         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
392         ext4_clear_bit(bit, addr);
393 }
394
395 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
396 {
397         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
398         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
399 }
400
401 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
402 {
403         int fix = 0, ret, tmpmax;
404         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
405         tmpmax = max + fix;
406         start += fix;
407
408         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
409         if (ret > max)
410                 return max;
411         return ret;
412 }
413
414 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
415 {
416         int fix = 0, ret, tmpmax;
417         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
418         tmpmax = max + fix;
419         start += fix;
420
421         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
422         if (ret > max)
423                 return max;
424         return ret;
425 }
426
427 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
428 {
429         char *bb;
430
431         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
432         BUG_ON(max == NULL);
433
434         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
435                 *max = 0;
436                 return NULL;
437         }
438
439         /* at order 0 we see each particular block */
440         if (order == 0) {
441                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
442                 return e4b->bd_bitmap;
443         }
444
445         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
446         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
447
448         return bb;
449 }
450
451 #ifdef DOUBLE_CHECK
452 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
453                            int first, int count)
454 {
455         int i;
456         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
457
458         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
459                 return;
460         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
461         for (i = 0; i < count; i++) {
462                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
463                         ext4_fsblk_t blocknr;
464
465                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
466                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
467                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
468                                               inode ? inode->i_ino : 0,
469                                               blocknr,
470                                               "freeing block already freed "
471                                               "(bit %u)",
472                                               first + i);
473                 }
474                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
475         }
476 }
477
478 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
479 {
480         int i;
481
482         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
483                 return;
484         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
485         for (i = 0; i < count; i++) {
486                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
487                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
488         }
489 }
490
491 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
492 {
493         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
494                 unsigned char *b1, *b2;
495                 int i;
496                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
497                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
498                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
499                         if (b1[i] != b2[i]) {
500                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
501                                          "corruption in group %u "
502                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
503                                          "on disk/prealloc",
504                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
505                                 BUG();
506                         }
507                 }
508         }
509 }
510
511 #else
512 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
513                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
514 {
515         return;
516 }
517 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
518                                                 int first, int count)
519 {
520         return;
521 }
522 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
523 {
524         return;
525 }
526 #endif
527
528 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
529
530 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
531 do {                                                                    \
532         if (!(assert)) {                                                \
533                 printk(KERN_EMERG                                       \
534                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
535                         function, file, line, # assert);                \
536                 BUG();                                                  \
537         }                                                               \
538 } while (0)
539
540 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
541                                 const char *function, int line)
542 {
543         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
544         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
545         int max;
546         int max2;
547         int i;
548         int j;
549         int k;
550         int count;
551         struct ext4_group_info *grp;
552         int fragments = 0;
553         int fstart;
554         struct list_head *cur;
555         void *buddy;
556         void *buddy2;
557
558         {
559                 static int mb_check_counter;
560                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
561                         return 0;
562         }
563
564         while (order > 1) {
565                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
566                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
567                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
568                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
569                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
570                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
571
572                 count = 0;
573                 for (i = 0; i < max; i++) {
574
575                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
576                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
577                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
578                                         MB_CHECK_ASSERT(
579                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
580                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
581                                         MB_CHECK_ASSERT(
582                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
583                                 }
584                                 continue;
585                         }
586
587                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
588                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
589                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
590
591                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
592                                 k = (i * (1 << order)) + j;
593                                 MB_CHECK_ASSERT(
594                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
595                         }
596                         count++;
597                 }
598                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
599                 order--;
600         }
601
602         fstart = -1;
603         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
604         for (i = 0; i < max; i++) {
605                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
606                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
607                         if (fstart == -1) {
608                                 fragments++;
609                                 fstart = i;
610                         }
611                         continue;
612                 }
613                 fstart = -1;
614                 /* check used bits only */
615                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
616                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
617                         k = i >> j;
618                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
619                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
620                 }
621         }
622         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
623         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
624
625         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
626         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
627                 ext4_group_t groupnr;
628                 struct ext4_prealloc_space *pa;
629                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
630                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
631                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
632                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
633                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
634         }
635         return 0;
636 }
637 #undef MB_CHECK_ASSERT
638 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
639                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
640 #else
641 #define mb_check_buddy(e4b)
642 #endif
643
644 /*
645  * Divide blocks started from @first with length @len into
646  * smaller chunks with power of 2 blocks.
647  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
648  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
649  */
650 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
651                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
652                                         struct ext4_group_info *grp)
653 {
654         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
655         ext4_grpblk_t min;
656         ext4_grpblk_t max;
657         ext4_grpblk_t chunk;
658         unsigned int border;
659
660         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
661
662         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
663
664         while (len > 0) {
665                 /* find how many blocks can be covered since this position */
666                 max = ffs(first | border) - 1;
667
668                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
669                 min = fls(len) - 1;
670
671                 if (max < min)
672                         min = max;
673                 chunk = 1 << min;
674
675                 /* mark multiblock chunks only */
676                 grp->bb_counters[min]++;
677                 if (min > 0)
678                         mb_clear_bit(first >> min,
679                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
680
681                 len -= chunk;
682                 first += chunk;
683         }
684 }
685
686 /*
687  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
688  * group.
689  */
690 static void
691 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
692 {
693         int i;
694         int bits;
695
696         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
697
698         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
699         for (i = bits; i >= 0; i--) {
700                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
701                         grp->bb_largest_free_order = i;
702                         break;
703                 }
704         }
705 }
706
707 static noinline_for_stack
708 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
709                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
710 {
711         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
712         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
713         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
714         ext4_grpblk_t i = 0;
715         ext4_grpblk_t first;
716         ext4_grpblk_t len;
717         unsigned free = 0;
718         unsigned fragments = 0;
719         unsigned long long period = get_cycles();
720
721         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
722          * of on-disk bitmap and preallocations */
723         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
724         grp->bb_first_free = i;
725         while (i < max) {
726                 fragments++;
727                 first = i;
728                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
729                 len = i - first;
730                 free += len;
731                 if (len > 1)
732                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
733                 else
734                         grp->bb_counters[0]++;
735                 if (i < max)
736                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
737         }
738         grp->bb_fragments = fragments;
739
740         if (free != grp->bb_free) {
741                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
742                                       "block bitmap and bg descriptor "
743                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
744                                       free, grp->bb_free);
745                 /*
746                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
747                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
748                  */
749                 grp->bb_free = free;
750                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp))
751                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
752                                            grp->bb_free);
753                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT, &grp->bb_state);
754         }
755         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
756
757         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
758
759         period = get_cycles() - period;
760         spin_lock(&sbi->s_bal_lock);
761         sbi->s_mb_buddies_generated++;
762         sbi->s_mb_generation_time += period;
763         spin_unlock(&sbi->s_bal_lock);
764 }
765
766 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
767 {
768         int count;
769         int order = 1;
770         void *buddy;
771
772         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
773                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
774         }
775         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
776         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
777                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
778                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
779
780         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
781                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
782 }
783
784 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
785  * for convenience. The information regarding each group
786  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
787  * block bitmap and buddy information. The information are
788  * stored in the inode as
789  *
790  * {                        page                        }
791  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
792  *
793  *
794  * one block each for bitmap and buddy information.
795  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
796  * contain blocks_per_page (PAGE_SIZE / blocksize)  blocks.
797  * So it can have information regarding groups_per_page which
798  * is blocks_per_page/2
799  *
800  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
801  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
802  */
803
804 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore, gfp_t gfp)
805 {
806         ext4_group_t ngroups;
807         int blocksize;
808         int blocks_per_page;
809         int groups_per_page;
810         int err = 0;
811         int i;
812         ext4_group_t first_group, group;
813         int first_block;
814         struct super_block *sb;
815         struct buffer_head *bhs;
816         struct buffer_head **bh = NULL;
817         struct inode *inode;
818         char *data;
819         char *bitmap;
820         struct ext4_group_info *grinfo;
821
822         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
823
824         inode = page->mapping->host;
825         sb = inode->i_sb;
826         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
827         blocksize = i_blocksize(inode);
828         blocks_per_page = PAGE_SIZE / blocksize;
829
830         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
831         if (groups_per_page == 0)
832                 groups_per_page = 1;
833
834         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
835         if (groups_per_page > 1) {
836                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
837                 bh = kzalloc(i, gfp);
838                 if (bh == NULL) {
839                         err = -ENOMEM;
840                         goto out;
841                 }
842         } else
843                 bh = &bhs;
844
845         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
846
847         /* read all groups the page covers into the cache */
848         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
849                 if (group >= ngroups)
850                         break;
851
852                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
853                 /*
854                  * If page is uptodate then we came here after online resize
855                  * which added some new uninitialized group info structs, so
856                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
857                  * which may be currently in use by an allocating task.
858                  */
859                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
860                         bh[i] = NULL;
861                         continue;
862                 }
863                 bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group);
864                 if (IS_ERR(bh[i])) {
865                         err = PTR_ERR(bh[i]);
866                         bh[i] = NULL;
867                         goto out;
868                 }
869                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
870         }
871
872         /* wait for I/O completion */
873         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
874                 int err2;
875
876                 if (!bh[i])
877                         continue;
878                 err2 = ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]);
879                 if (!err)
880                         err = err2;
881         }
882
883         first_block = page->index * blocks_per_page;
884         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
885                 group = (first_block + i) >> 1;
886                 if (group >= ngroups)
887                         break;
888
889                 if (!bh[group - first_group])
890                         /* skip initialized uptodate buddy */
891                         continue;
892
893                 if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
894                         /* Skip faulty bitmaps */
895                         continue;
896                 err = 0;
897
898                 /*
899                  * data carry information regarding this
900                  * particular group in the format specified
901                  * above
902                  *
903                  */
904                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
905                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
906
907                 /*
908                  * We place the buddy block and bitmap block
909                  * close together
910                  */
911                 if ((first_block + i) & 1) {
912                         /* this is block of buddy */
913                         BUG_ON(incore == NULL);
914                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
915                                 group, page->index, i * blocksize);
916                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
917                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
918                         grinfo->bb_fragments = 0;
919                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
920                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
921                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
922                         /*
923                          * incore got set to the group block bitmap below
924                          */
925                         ext4_lock_group(sb, group);
926                         /* init the buddy */
927                         memset(data, 0xff, blocksize);
928                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
929                         ext4_unlock_group(sb, group);
930                         incore = NULL;
931                 } else {
932                         /* this is block of bitmap */
933                         BUG_ON(incore != NULL);
934                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
935                                 group, page->index, i * blocksize);
936                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
937
938                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
939                         ext4_lock_group(sb, group);
940                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
941
942                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
943                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
944                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
945                         ext4_unlock_group(sb, group);
946
947                         /* set incore so that the buddy information can be
948                          * generated using this
949                          */
950                         incore = data;
951                 }
952         }
953         SetPageUptodate(page);
954
955 out:
956         if (bh) {
957                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
958                         brelse(bh[i]);
959                 if (bh != &bhs)
960                         kfree(bh);
961         }
962         return err;
963 }
964
965 /*
966  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
967  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
968  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
969  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
970  */
971 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
972                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
973 {
974         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
975         int block, pnum, poff;
976         int blocks_per_page;
977         struct page *page;
978
979         e4b->bd_buddy_page = NULL;
980         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
981
982         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
983         /*
984          * the buddy cache inode stores the block bitmap
985          * and buddy information in consecutive blocks.
986          * So for each group we need two blocks.
987          */
988         block = group * 2;
989         pnum = block / blocks_per_page;
990         poff = block % blocks_per_page;
991         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
992         if (!page)
993                 return -ENOMEM;
994         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
995         e4b->bd_bitmap_page = page;
996         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
997
998         if (blocks_per_page >= 2) {
999                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1000                 return 0;
1001         }
1002
1003         block++;
1004         pnum = block / blocks_per_page;
1005         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1006         if (!page)
1007                 return -ENOMEM;
1008         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1009         e4b->bd_buddy_page = page;
1010         return 0;
1011 }
1012
1013 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1014 {
1015         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1016                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1017                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1018         }
1019         if (e4b->bd_buddy_page) {
1020                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1021                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1022         }
1023 }
1024
1025 /*
1026  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1027  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1028  * calling this routine!
1029  */
1030 static noinline_for_stack
1031 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group, gfp_t gfp)
1032 {
1033
1034         struct ext4_group_info *this_grp;
1035         struct ext4_buddy e4b;
1036         struct page *page;
1037         int ret = 0;
1038
1039         might_sleep();
1040         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1041         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1042         /*
1043          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1044          * page which map to the group from which we are already
1045          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1046          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1047          * would have pinned buddy page to page cache.
1048          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1049          * page accessed.
1050          */
1051         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b, gfp);
1052         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1053                 /*
1054                  * somebody initialized the group
1055                  * return without doing anything
1056                  */
1057                 goto err;
1058         }
1059
1060         page = e4b.bd_bitmap_page;
1061         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1062         if (ret)
1063                 goto err;
1064         if (!PageUptodate(page)) {
1065                 ret = -EIO;
1066                 goto err;
1067         }
1068
1069         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1070                 /*
1071                  * If both the bitmap and buddy are in
1072                  * the same page we don't need to force
1073                  * init the buddy
1074                  */
1075                 ret = 0;
1076                 goto err;
1077         }
1078         /* init buddy cache */
1079         page = e4b.bd_buddy_page;
1080         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap, gfp);
1081         if (ret)
1082                 goto err;
1083         if (!PageUptodate(page)) {
1084                 ret = -EIO;
1085                 goto err;
1086         }
1087 err:
1088         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1089         return ret;
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1094  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1095  * calling this routine!
1096  */
1097 static noinline_for_stack int
1098 ext4_mb_load_buddy_gfp(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1099                        struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
1100 {
1101         int blocks_per_page;
1102         int block;
1103         int pnum;
1104         int poff;
1105         struct page *page;
1106         int ret;
1107         struct ext4_group_info *grp;
1108         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1109         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1110
1111         might_sleep();
1112         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1113
1114         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
1115         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1116
1117         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1118         e4b->bd_info = grp;
1119         e4b->bd_sb = sb;
1120         e4b->bd_group = group;
1121         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1122         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1123
1124         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1125                 /*
1126                  * we need full data about the group
1127                  * to make a good selection
1128                  */
1129                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group, gfp);
1130                 if (ret)
1131                         return ret;
1132         }
1133
1134         /*
1135          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1136          * and buddy information in consecutive blocks.
1137          * So for each group we need two blocks.
1138          */
1139         block = group * 2;
1140         pnum = block / blocks_per_page;
1141         poff = block % blocks_per_page;
1142
1143         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1144          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1145         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1146         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1147                 if (page)
1148                         /*
1149                          * drop the page reference and try
1150                          * to get the page with lock. If we
1151                          * are not uptodate that implies
1152                          * somebody just created the page but
1153                          * is yet to initialize the same. So
1154                          * wait for it to initialize.
1155                          */
1156                         put_page(page);
1157                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1158                 if (page) {
1159                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1160                         if (!PageUptodate(page)) {
1161                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1162                                 if (ret) {
1163                                         unlock_page(page);
1164                                         goto err;
1165                                 }
1166                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1167                                                (poff * sb->s_blocksize));
1168                         }
1169                         unlock_page(page);
1170                 }
1171         }
1172         if (page == NULL) {
1173                 ret = -ENOMEM;
1174                 goto err;
1175         }
1176         if (!PageUptodate(page)) {
1177                 ret = -EIO;
1178                 goto err;
1179         }
1180
1181         /* Pages marked accessed already */
1182         e4b->bd_bitmap_page = page;
1183         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1184
1185         block++;
1186         pnum = block / blocks_per_page;
1187         poff = block % blocks_per_page;
1188
1189         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1190         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1191                 if (page)
1192                         put_page(page);
1193                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1194                 if (page) {
1195                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1196                         if (!PageUptodate(page)) {
1197                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap,
1198                                                          gfp);
1199                                 if (ret) {
1200                                         unlock_page(page);
1201                                         goto err;
1202                                 }
1203                         }
1204                         unlock_page(page);
1205                 }
1206         }
1207         if (page == NULL) {
1208                 ret = -ENOMEM;
1209                 goto err;
1210         }
1211         if (!PageUptodate(page)) {
1212                 ret = -EIO;
1213                 goto err;
1214         }
1215
1216         /* Pages marked accessed already */
1217         e4b->bd_buddy_page = page;
1218         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1219
1220         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1221         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1222
1223         return 0;
1224
1225 err:
1226         if (page)
1227                 put_page(page);
1228         if (e4b->bd_bitmap_page)
1229                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1230         if (e4b->bd_buddy_page)
1231                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1232         e4b->bd_buddy = NULL;
1233         e4b->bd_bitmap = NULL;
1234         return ret;
1235 }
1236
1237 static int ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1238                               struct ext4_buddy *e4b)
1239 {
1240         return ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, e4b, GFP_NOFS);
1241 }
1242
1243 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1244 {
1245         if (e4b->bd_bitmap_page)
1246                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1247         if (e4b->bd_buddy_page)
1248                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1249 }
1250
1251
1252 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1253 {
1254         int order = 1;
1255         int bb_incr = 1 << (e4b->bd_blkbits - 1);
1256         void *bb;
1257
1258         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1259         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1260
1261         bb = e4b->bd_buddy;
1262         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1263                 block = block >> 1;
1264                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1265                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1266                         return order;
1267                 }
1268                 bb += bb_incr;
1269                 bb_incr >>= 1;
1270                 order++;
1271         }
1272         return 0;
1273 }
1274
1275 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1276 {
1277         __u32 *addr;
1278
1279         len = cur + len;
1280         while (cur < len) {
1281                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1282                         /* fast path: clear whole word at once */
1283                         addr = bm + (cur >> 3);
1284                         *addr = 0;
1285                         cur += 32;
1286                         continue;
1287                 }
1288                 mb_clear_bit(cur, bm);
1289                 cur++;
1290         }
1291 }
1292
1293 /* clear bits in given range
1294  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1295  */
1296 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1297 {
1298         __u32 *addr;
1299         int zero_bit = -1;
1300
1301         len = cur + len;
1302         while (cur < len) {
1303                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1304                         /* fast path: clear whole word at once */
1305                         addr = bm + (cur >> 3);
1306                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1307                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1308                         *addr = 0;
1309                         cur += 32;
1310                         continue;
1311                 }
1312                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1313                         zero_bit = cur;
1314                 cur++;
1315         }
1316
1317         return zero_bit;
1318 }
1319
1320 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1321 {
1322         __u32 *addr;
1323
1324         len = cur + len;
1325         while (cur < len) {
1326                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1327                         /* fast path: set whole word at once */
1328                         addr = bm + (cur >> 3);
1329                         *addr = 0xffffffff;
1330                         cur += 32;
1331                         continue;
1332                 }
1333                 mb_set_bit(cur, bm);
1334                 cur++;
1335         }
1336 }
1337
1338 /*
1339  * _________________________________________________________________ */
1340
1341 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1342 {
1343         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1344                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1345                 (*bit) -= side;
1346                 return 1;
1347         }
1348         else {
1349                 (*bit) += side;
1350                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1351                 return -1;
1352         }
1353 }
1354
1355 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1356 {
1357         int max;
1358         int order = 1;
1359         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1360
1361         while (buddy) {
1362                 void *buddy2;
1363
1364                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1365                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1366                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1367                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1368                  * align with upper layer and then go up.
1369                  * Releasing entire group is all about clearing
1370                  * single bit of highest order buddy.
1371                  */
1372
1373                 /* Example:
1374                  * ---------------------------------
1375                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1376                  * ---------------------------------
1377                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1378                  * ---------------------------------
1379                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1380                  *      \_____________________/
1381                  *
1382                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1383                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1384                  * decrease bb_counters and extend range to
1385                  * [0; 6]
1386                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1387                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1388                  * [0; 5].
1389                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1390                  */
1391
1392
1393                 if (first & 1)
1394                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1395                 if (!(last & 1))
1396                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1397                 if (first > last)
1398                         break;
1399                 order++;
1400
1401                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1402                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1403                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1404                         break;
1405                 }
1406                 first >>= 1;
1407                 last >>= 1;
1408                 buddy = buddy2;
1409         }
1410 }
1411
1412 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1413                            int first, int count)
1414 {
1415         int left_is_free = 0;
1416         int right_is_free = 0;
1417         int block;
1418         int last = first + count - 1;
1419         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1420
1421         if (WARN_ON(count == 0))
1422                 return;
1423         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1424         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1425         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1426         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1427                 return;
1428
1429         mb_check_buddy(e4b);
1430         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1431
1432         e4b->bd_info->bb_free += count;
1433         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1434                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1435
1436         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1437          * clear range and then check right neighbour
1438          */
1439         if (first != 0)
1440                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1441         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1442         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1443                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1444
1445         if (unlikely(block != -1)) {
1446                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1447                 ext4_fsblk_t blocknr;
1448
1449                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1450                 blocknr += EXT4_C2B(sbi, block);
1451                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1452                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1453                                       blocknr,
1454                                       "freeing already freed block "
1455                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1456                                       block);
1457                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))
1458                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
1459                                            e4b->bd_info->bb_free);
1460                 /* Mark the block group as corrupt. */
1461                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1462                         &e4b->bd_info->bb_state);
1463                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1464                 goto done;
1465         }
1466
1467         /* let's maintain fragments counter */
1468         if (left_is_free && right_is_free)
1469                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1470         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1471                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1472
1473         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1474          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1475          * zero order checks.
1476          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1477          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1478          */
1479         if (first & 1) {
1480                 first += !left_is_free;
1481                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1482         }
1483         if (!(last & 1)) {
1484                 last -= !right_is_free;
1485                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1486         }
1487
1488         if (first <= last)
1489                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1490
1491 done:
1492         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1493         mb_check_buddy(e4b);
1494 }
1495
1496 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1497                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1498 {
1499         int next = block;
1500         int max, order;
1501         void *buddy;
1502
1503         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1504         BUG_ON(ex == NULL);
1505
1506         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1507         BUG_ON(buddy == NULL);
1508         BUG_ON(block >= max);
1509         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1510                 ex->fe_len = 0;
1511                 ex->fe_start = 0;
1512                 ex->fe_group = 0;
1513                 return 0;
1514         }
1515
1516         /* find actual order */
1517         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1518         block = block >> order;
1519
1520         ex->fe_len = 1 << order;
1521         ex->fe_start = block << order;
1522         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1523
1524         /* calc difference from given start */
1525         next = next - ex->fe_start;
1526         ex->fe_len -= next;
1527         ex->fe_start += next;
1528
1529         while (needed > ex->fe_len &&
1530                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1531
1532                 if (block + 1 >= max)
1533                         break;
1534
1535                 next = (block + 1) * (1 << order);
1536                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1537                         break;
1538
1539                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1540
1541                 block = next >> order;
1542                 ex->fe_len += 1 << order;
1543         }
1544
1545         if (ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3))) {
1546                 /* Should never happen! (but apparently sometimes does?!?) */
1547                 WARN_ON(1);
1548                 ext4_error(e4b->bd_sb, "corruption or bug in mb_find_extent "
1549                            "block=%d, order=%d needed=%d ex=%u/%d/%d@%u",
1550                            block, order, needed, ex->fe_group, ex->fe_start,
1551                            ex->fe_len, ex->fe_logical);
1552                 ex->fe_len = 0;
1553                 ex->fe_start = 0;
1554                 ex->fe_group = 0;
1555         }
1556         return ex->fe_len;
1557 }
1558
1559 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1560 {
1561         int ord;
1562         int mlen = 0;
1563         int max = 0;
1564         int cur;
1565         int start = ex->fe_start;
1566         int len = ex->fe_len;
1567         unsigned ret = 0;
1568         int len0 = len;
1569         void *buddy;
1570
1571         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1572         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1573         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1574         mb_check_buddy(e4b);
1575         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1576
1577         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1578         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1579                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1580
1581         /* let's maintain fragments counter */
1582         if (start != 0)
1583                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1584         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1585                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1586         if (mlen && max)
1587                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1588         else if (!mlen && !max)
1589                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1590
1591         /* let's maintain buddy itself */
1592         while (len) {
1593                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1594
1595                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1596                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1597                         mlen = 1 << ord;
1598                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1599                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1600                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1601                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1602                         start += mlen;
1603                         len -= mlen;
1604                         BUG_ON(len < 0);
1605                         continue;
1606                 }
1607
1608                 /* store for history */
1609                 if (ret == 0)
1610                         ret = len | (ord << 16);
1611
1612                 /* we have to split large buddy */
1613                 BUG_ON(ord <= 0);
1614                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1615                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1616                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1617
1618                 ord--;
1619                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1620                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1621                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1622                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1623                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1624                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1625         }
1626         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1627
1628         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1629         mb_check_buddy(e4b);
1630
1631         return ret;
1632 }
1633
1634 /*
1635  * Must be called under group lock!
1636  */
1637 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1638                                         struct ext4_buddy *e4b)
1639 {
1640         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1641         int ret;
1642
1643         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1644         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1645
1646         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1647         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1648         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1649
1650         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1651          * allocated blocks for history */
1652         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1653
1654         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1655         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1656         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1657
1658         /*
1659          * take the page reference. We want the page to be pinned
1660          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1661          * group until we update the bitmap. That would mean we
1662          * double allocate blocks. The reference is dropped
1663          * in ext4_mb_release_context
1664          */
1665         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1666         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1667         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1668         get_page(ac->ac_buddy_page);
1669         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1670         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1671                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1672                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1673                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1674                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1675         }
1676 }
1677
1678 /*
1679  * regular allocator, for general purposes allocation
1680  */
1681
1682 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1683                                         struct ext4_buddy *e4b,
1684                                         int finish_group)
1685 {
1686         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1687         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1688         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1689         struct ext4_free_extent ex;
1690         int max;
1691
1692         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1693                 return;
1694         /*
1695          * We don't want to scan for a whole year
1696          */
1697         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1698                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1699                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1700                 return;
1701         }
1702
1703         /*
1704          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1705          */
1706         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1707                 return;
1708
1709         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1710                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1711                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1712                  * when it was found (within this lock-unlock
1713                  * period or not) */
1714                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1715                 if (max >= gex->fe_len) {
1716                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1717                         return;
1718                 }
1719         }
1720 }
1721
1722 /*
1723  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1724  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1725  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1726  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1727  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1728  * mballoc can't find good enough extent.
1729  *
1730  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1731  */
1732 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1733                                         struct ext4_free_extent *ex,
1734                                         struct ext4_buddy *e4b)
1735 {
1736         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1737         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1738
1739         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1740         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1741         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1742         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1743
1744         ac->ac_found++;
1745
1746         /*
1747          * The special case - take what you catch first
1748          */
1749         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1750                 *bex = *ex;
1751                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1752                 return;
1753         }
1754
1755         /*
1756          * Let's check whether the chuck is good enough
1757          */
1758         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1759                 *bex = *ex;
1760                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1761                 return;
1762         }
1763
1764         /*
1765          * If this is first found extent, just store it in the context
1766          */
1767         if (bex->fe_len == 0) {
1768                 *bex = *ex;
1769                 return;
1770         }
1771
1772         /*
1773          * If new found extent is better, store it in the context
1774          */
1775         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1776                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1777                  * larger than previous best one is better */
1778                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1779                         *bex = *ex;
1780         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1781                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1782                  * an extent that still satisfy the request, but is
1783                  * smaller than previous one */
1784                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1785                         *bex = *ex;
1786         }
1787
1788         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1789 }
1790
1791 static noinline_for_stack
1792 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1793                                         struct ext4_buddy *e4b)
1794 {
1795         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1796         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1797         int max;
1798         int err;
1799
1800         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1801         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1802         if (err)
1803                 return err;
1804
1805         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1806         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1807
1808         if (max > 0) {
1809                 ac->ac_b_ex = ex;
1810                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1811         }
1812
1813         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1814         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1815
1816         return 0;
1817 }
1818
1819 static noinline_for_stack
1820 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1821                                 struct ext4_buddy *e4b)
1822 {
1823         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1824         int max;
1825         int err;
1826         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1827         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1828         struct ext4_free_extent ex;
1829
1830         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1831                 return 0;
1832         if (grp->bb_free == 0)
1833                 return 0;
1834
1835         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1836         if (err)
1837                 return err;
1838
1839         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1840                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1841                 return 0;
1842         }
1843
1844         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1845         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1846                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1847         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1848
1849         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1850                 ext4_fsblk_t start;
1851
1852                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1853                         ex.fe_start;
1854                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1855                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1856                         ac->ac_found++;
1857                         ac->ac_b_ex = ex;
1858                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1859                 }
1860         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1861                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1862                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1863                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1864                 ac->ac_found++;
1865                 ac->ac_b_ex = ex;
1866                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1867         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1868                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1869                  * number of blocks to an existing extent */
1870                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1871                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1872                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1873                 ac->ac_found++;
1874                 ac->ac_b_ex = ex;
1875                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1876         }
1877         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1878         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1879
1880         return 0;
1881 }
1882
1883 /*
1884  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1885  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1886  */
1887 static noinline_for_stack
1888 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1889                                         struct ext4_buddy *e4b)
1890 {
1891         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1892         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1893         void *buddy;
1894         int i;
1895         int k;
1896         int max;
1897
1898         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1899         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1900                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1901                         continue;
1902
1903                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1904                 BUG_ON(buddy == NULL);
1905
1906                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1907                 BUG_ON(k >= max);
1908
1909                 ac->ac_found++;
1910
1911                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1912                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1913                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1914
1915                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1916
1917                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1918
1919                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1920                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1921
1922                 break;
1923         }
1924 }
1925
1926 /*
1927  * The routine scans the group and measures all found extents.
1928  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1929  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1930  */
1931 static noinline_for_stack
1932 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1933                                         struct ext4_buddy *e4b)
1934 {
1935         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1936         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1937         struct ext4_free_extent ex;
1938         int i;
1939         int free;
1940
1941         free = e4b->bd_info->bb_free;
1942         BUG_ON(free <= 0);
1943
1944         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1945
1946         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1947                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1948                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1949                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1950                         /*
1951                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1952                          * free blocks even though group info says we
1953                          * we have free blocks
1954                          */
1955                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1956                                         "%d free clusters as per "
1957                                         "group info. But bitmap says 0",
1958                                         free);
1959                         break;
1960                 }
1961
1962                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1963                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1964                 if (free < ex.fe_len) {
1965                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1966                                         "%d free clusters as per "
1967                                         "group info. But got %d blocks",
1968                                         free, ex.fe_len);
1969                         /*
1970                          * The number of free blocks differs. This mostly
1971                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1972                          * without claiming the space.
1973                          */
1974                         break;
1975                 }
1976                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1977                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1978
1979                 i += ex.fe_len;
1980                 free -= ex.fe_len;
1981         }
1982
1983         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1984 }
1985
1986 /*
1987  * This is a special case for storages like raid5
1988  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1989  */
1990 static noinline_for_stack
1991 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1992                                  struct ext4_buddy *e4b)
1993 {
1994         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1995         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1996         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1997         struct ext4_free_extent ex;
1998         ext4_fsblk_t first_group_block;
1999         ext4_fsblk_t a;
2000         ext4_grpblk_t i;
2001         int max;
2002
2003         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
2004
2005         /* find first stripe-aligned block in group */
2006         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2007
2008         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2009         do_div(a, sbi->s_stripe);
2010         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2011
2012         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2013                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2014                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2015                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2016                                 ac->ac_found++;
2017                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2018                                 ac->ac_b_ex = ex;
2019                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2020                                 break;
2021                         }
2022                 }
2023                 i += sbi->s_stripe;
2024         }
2025 }
2026
2027 /*
2028  * This is now called BEFORE we load the buddy bitmap.
2029  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2030  * for the allocation or not. In addition it can also return negative
2031  * error code when something goes wrong.
2032  */
2033 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2034                                 ext4_group_t group, int cr)
2035 {
2036         unsigned free, fragments;
2037         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2038         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2039
2040         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2041
2042         free = grp->bb_free;
2043         if (free == 0)
2044                 return 0;
2045         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2046                 return 0;
2047
2048         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2049                 return 0;
2050
2051         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2052         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2053                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group, GFP_NOFS);
2054                 if (ret)
2055                         return ret;
2056         }
2057
2058         fragments = grp->bb_fragments;
2059         if (fragments == 0)
2060                 return 0;
2061
2062         switch (cr) {
2063         case 0:
2064                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2065
2066                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2067                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2068                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2069                     ((group % flex_size) == 0))
2070                         return 0;
2071
2072                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2073                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2074                         return 1;
2075
2076                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2077                         return 0;
2078
2079                 return 1;
2080         case 1:
2081                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2082                         return 1;
2083                 break;
2084         case 2:
2085                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2086                         return 1;
2087                 break;
2088         case 3:
2089                 return 1;
2090         default:
2091                 BUG();
2092         }
2093
2094         return 0;
2095 }
2096
2097 static noinline_for_stack int
2098 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2099 {
2100         ext4_group_t ngroups, group, i;
2101         int cr;
2102         int err = 0, first_err = 0;
2103         struct ext4_sb_info *sbi;
2104         struct super_block *sb;
2105         struct ext4_buddy e4b;
2106
2107         sb = ac->ac_sb;
2108         sbi = EXT4_SB(sb);
2109         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2110         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2111         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2112                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2113
2114         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2115
2116         /* first, try the goal */
2117         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2118         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2119                 goto out;
2120
2121         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2122                 goto out;
2123
2124         /*
2125          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2126          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2127          * try exact allocation using buddy.
2128          */
2129         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2130         ac->ac_2order = 0;
2131         /*
2132          * We search using buddy data only if the order of the request
2133          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2134          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2135          * We also support searching for power-of-two requests only for
2136          * requests upto maximum buddy size we have constructed.
2137          */
2138         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs && i <= sb->s_blocksize_bits + 2) {
2139                 /*
2140                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2141                  */
2142                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2143                         ac->ac_2order = i - 1;
2144         }
2145
2146         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2147         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2148                 /* TBD: may be hot point */
2149                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2150                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2151                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2152                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2153         }
2154
2155         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2156         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2157         /*
2158          * cr == 0 try to get exact allocation,
2159          * cr == 3  try to get anything
2160          */
2161 repeat:
2162         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2163                 ac->ac_criteria = cr;
2164                 /*
2165                  * searching for the right group start
2166                  * from the goal value specified
2167                  */
2168                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2169
2170                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2171                         int ret = 0;
2172                         cond_resched();
2173                         /*
2174                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2175                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2176                          */
2177                         if (group >= ngroups)
2178                                 group = 0;
2179
2180                         /* This now checks without needing the buddy page */
2181                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2182                         if (ret <= 0) {
2183                                 if (!first_err)
2184                                         first_err = ret;
2185                                 continue;
2186                         }
2187
2188                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2189                         if (err)
2190                                 goto out;
2191
2192                         ext4_lock_group(sb, group);
2193
2194                         /*
2195                          * We need to check again after locking the
2196                          * block group
2197                          */
2198                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2199                         if (ret <= 0) {
2200                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2201                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2202                                 if (!first_err)
2203                                         first_err = ret;
2204                                 continue;
2205                         }
2206
2207                         ac->ac_groups_scanned++;
2208                         if (cr == 0)
2209                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2210                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2211                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2212                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2213                         else
2214                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2215
2216                         ext4_unlock_group(sb, group);
2217                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2218
2219                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2220                                 break;
2221                 }
2222         }
2223
2224         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2225             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2226                 /*
2227                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2228                  * the best chunk we've found so far
2229                  */
2230
2231                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2232                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2233                         /*
2234                          * Someone more lucky has already allocated it.
2235                          * The only thing we can do is just take first
2236                          * found block(s)
2237                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2238                          */
2239                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2240                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2241                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2242                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2243                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2244                         cr = 3;
2245                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2246                         goto repeat;
2247                 }
2248         }
2249 out:
2250         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2251                 err = first_err;
2252         return err;
2253 }
2254
2255 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2256 {
2257         struct super_block *sb = seq->private;
2258         ext4_group_t group;
2259
2260         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2261                 return NULL;
2262         group = *pos + 1;
2263         return (void *) ((unsigned long) group);
2264 }
2265
2266 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2267 {
2268         struct super_block *sb = seq->private;
2269         ext4_group_t group;
2270
2271         ++*pos;
2272         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2273                 return NULL;
2274         group = *pos + 1;
2275         return (void *) ((unsigned long) group);
2276 }
2277
2278 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2279 {
2280         struct super_block *sb = seq->private;
2281         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2282         int i;
2283         int err, buddy_loaded = 0;
2284         struct ext4_buddy e4b;
2285         struct ext4_group_info *grinfo;
2286         unsigned char blocksize_bits = min_t(unsigned char,
2287                                              sb->s_blocksize_bits,
2288                                              EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE);
2289         struct sg {
2290                 struct ext4_group_info info;
2291                 ext4_grpblk_t counters[EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE + 2];
2292         } sg;
2293
2294         group--;
2295         if (group == 0)
2296                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2297                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2298                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]\n");
2299
2300         i = (blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2301                 sizeof(struct ext4_group_info);
2302
2303         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2304         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2305         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2306                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2307                 if (err) {
2308                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2309                         return 0;
2310                 }
2311                 buddy_loaded = 1;
2312         }
2313
2314         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2315
2316         if (buddy_loaded)
2317                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2318
2319         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2320                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2321         for (i = 0; i <= 13; i++)
2322                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= blocksize_bits + 1 ?
2323                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2324         seq_printf(seq, " ]\n");
2325
2326         return 0;
2327 }
2328
2329 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2330 {
2331 }
2332
2333 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2334         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2335         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2336         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2337         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2338 };
2339
2340 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2341 {
2342         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2343         int rc;
2344
2345         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2346         if (rc == 0) {
2347                 struct seq_file *m = file->private_data;
2348                 m->private = sb;
2349         }
2350         return rc;
2351
2352 }
2353
2354 const struct file_operations ext4_seq_mb_groups_fops = {
2355         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2356         .read           = seq_read,
2357         .llseek         = seq_lseek,
2358         .release        = seq_release,
2359 };
2360
2361 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2362 {
2363         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2364         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2365
2366         BUG_ON(!cachep);
2367         return cachep;
2368 }
2369
2370 /*
2371  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2372  * of groups
2373  */
2374 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2375 {
2376         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2377         unsigned size;
2378         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2379
2380         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2381                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2382         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2383                 return 0;
2384
2385         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2386         new_groupinfo = kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2387         if (!new_groupinfo) {
2388                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2389                 return -ENOMEM;
2390         }
2391         if (sbi->s_group_info) {
2392                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2393                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2394                 kvfree(sbi->s_group_info);
2395         }
2396         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2397         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2398         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2399                    sbi->s_group_info_size);
2400         return 0;
2401 }
2402
2403 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2404 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2405                           struct ext4_group_desc *desc)
2406 {
2407         int i;
2408         int metalen = 0;
2409         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2410         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2411         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2412
2413         /*
2414          * First check if this group is the first of a reserved block.
2415          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2416          * to ext4_group_info structures
2417          */
2418         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2419                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2420                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2421                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2422                 if (meta_group_info == NULL) {
2423                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2424                                  "for a buddy group");
2425                         goto exit_meta_group_info;
2426                 }
2427                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2428                         meta_group_info;
2429         }
2430
2431         meta_group_info =
2432                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2433         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2434
2435         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2436         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2437                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2438                 goto exit_group_info;
2439         }
2440         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2441                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2442
2443         /*
2444          * initialize bb_free to be able to skip
2445          * empty groups without initialization
2446          */
2447         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2448                 meta_group_info[i]->bb_free =
2449                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2450         } else {
2451                 meta_group_info[i]->bb_free =
2452                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2453         }
2454
2455         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2456         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2457         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2458         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2459
2460 #ifdef DOUBLE_CHECK
2461         {
2462                 struct buffer_head *bh;
2463                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2464                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2465                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2466                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2467                 BUG_ON(IS_ERR_OR_NULL(bh));
2468                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2469                         sb->s_blocksize);
2470                 put_bh(bh);
2471         }
2472 #endif
2473
2474         return 0;
2475
2476 exit_group_info:
2477         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2478         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2479                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2480                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2481         }
2482 exit_meta_group_info:
2483         return -ENOMEM;
2484 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2485
2486 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2487 {
2488         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2489         ext4_group_t i;
2490         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2491         int err;
2492         struct ext4_group_desc *desc;
2493         struct kmem_cache *cachep;
2494
2495         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2496         if (err)
2497                 return err;
2498
2499         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2500         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2501                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2502                 goto err_freesgi;
2503         }
2504         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2505          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2506          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2507          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2508         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2509         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2510         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2511                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2512                 if (desc == NULL) {
2513                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2514                         goto err_freebuddy;
2515                 }
2516                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2517                         goto err_freebuddy;
2518         }
2519
2520         return 0;
2521
2522 err_freebuddy:
2523         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2524         while (i-- > 0)
2525                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2526         i = sbi->s_group_info_size;
2527         while (i-- > 0)
2528                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2529         iput(sbi->s_buddy_cache);
2530 err_freesgi:
2531         kvfree(sbi->s_group_info);
2532         return -ENOMEM;
2533 }
2534
2535 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2536 {
2537         int i;
2538
2539         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2540                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2541                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2542                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2543         }
2544 }
2545
2546 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2547 {
2548         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2549         int slab_size;
2550         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2551         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2552         struct kmem_cache *cachep;
2553
2554         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2555                 return -EINVAL;
2556
2557         if (unlikely(cache_index < 0))
2558                 cache_index = 0;
2559
2560         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2561         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2562                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2563                 return 0;       /* Already created */
2564         }
2565
2566         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2567                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2568
2569         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2570                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2571                                         NULL);
2572
2573         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2574
2575         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2576         if (!cachep) {
2577                 printk(KERN_EMERG
2578                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2579                 return -ENOMEM;
2580         }
2581
2582         return 0;
2583 }
2584
2585 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2586 {
2587         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2588         unsigned i, j;
2589         unsigned offset, offset_incr;
2590         unsigned max;
2591         int ret;
2592
2593         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2594
2595         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2596         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2597                 ret = -ENOMEM;
2598                 goto out;
2599         }
2600
2601         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2602         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2603         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2604                 ret = -ENOMEM;
2605                 goto out;
2606         }
2607
2608         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2609         if (ret < 0)
2610                 goto out;
2611
2612         /* order 0 is regular bitmap */
2613         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2614         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2615
2616         i = 1;
2617         offset = 0;
2618         offset_incr = 1 << (sb->s_blocksize_bits - 1);
2619         max = sb->s_blocksize << 2;
2620         do {
2621                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2622                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2623                 offset += offset_incr;
2624                 offset_incr = offset_incr >> 1;
2625                 max = max >> 1;
2626                 i++;
2627         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2628
2629         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2630         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2631         sbi->s_mb_free_pending = 0;
2632         INIT_LIST_HEAD(&sbi->s_freed_data_list);
2633
2634         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2635         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2636         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2637         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2638         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2639         /*
2640          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2641          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2642          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2643          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2644          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2645          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2646          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2647          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2648          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2649          * which seems reasonable as a default.
2650          */
2651         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2652                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2653         /*
2654          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2655          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2656          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2657          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2658          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2659          * the stripes.
2660          */
2661         if (sbi->s_stripe > 1) {
2662                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2663                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2664         }
2665
2666         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2667         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2668                 ret = -ENOMEM;
2669                 goto out;
2670         }
2671         for_each_possible_cpu(i) {
2672                 struct ext4_locality_group *lg;
2673                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2674                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2675                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2676                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2677                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2678         }
2679
2680         /* init file for buddy data */
2681         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2682         if (ret != 0)
2683                 goto out_free_locality_groups;
2684
2685         return 0;
2686
2687 out_free_locality_groups:
2688         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2689         sbi->s_locality_groups = NULL;
2690 out:
2691         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2692         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2693         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2694         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2695         return ret;
2696 }
2697
2698 /* need to called with the ext4 group lock held */
2699 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2700 {
2701         struct ext4_prealloc_space *pa;
2702         struct list_head *cur, *tmp;
2703         int count = 0;
2704
2705         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2706                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2707                 list_del(&pa->pa_group_list);
2708                 count++;
2709                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2710         }
2711         if (count)
2712                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2713
2714 }
2715
2716 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2717 {
2718         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2719         ext4_group_t i;
2720         int num_meta_group_infos;
2721         struct ext4_group_info *grinfo;
2722         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2723         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2724
2725         if (sbi->s_group_info) {
2726                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2727                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2728 #ifdef DOUBLE_CHECK
2729                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2730 #endif
2731                         ext4_lock_group(sb, i);
2732                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2733                         ext4_unlock_group(sb, i);
2734                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2735                 }
2736                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2737                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2738                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2739                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2740                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2741                 kvfree(sbi->s_group_info);
2742         }
2743         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2744         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2745         iput(sbi->s_buddy_cache);
2746         if (sbi->s_mb_stats) {
2747                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2748                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2749                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2750                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2751                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2752                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2753                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2754                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2755                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2756                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2757                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2758                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2759                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2760                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2761                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2762                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2763                                 sbi->s_mb_generation_time);
2764                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2765                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2766                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2767                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2768         }
2769
2770         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2771
2772         return 0;
2773 }
2774
2775 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2776                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count,
2777                 struct bio **biop)
2778 {
2779         ext4_fsblk_t discard_block;
2780
2781         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2782                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2783         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2784         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2785                         (unsigned long long) discard_block, count);
2786         if (biop) {
2787                 return __blkdev_issue_discard(sb->s_bdev,
2788                         (sector_t)discard_block << (sb->s_blocksize_bits - 9),
2789                         (sector_t)count << (sb->s_blocksize_bits - 9),
2790                         GFP_NOFS, 0, biop);
2791         } else
2792                 return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2793 }
2794
2795 static void ext4_free_data_in_buddy(struct super_block *sb,
2796                                     struct ext4_free_data *entry)
2797 {
2798         struct ext4_buddy e4b;
2799         struct ext4_group_info *db;
2800         int err, count = 0, count2 = 0;
2801
2802         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2803                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2804
2805         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2806         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2807         BUG_ON(err != 0);
2808
2809         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2810         EXT4_SB(sb)->s_mb_free_pending -= entry->efd_count;
2811         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2812
2813         db = e4b.bd_info;
2814         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2815         count += entry->efd_count;
2816         count2++;
2817         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2818         /* Take it out of per group rb tree */
2819         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2820         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2821
2822         /*
2823          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2824          * ext4_trim_fs can trim it.
2825          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2826          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2827          */
2828         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2829                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2830
2831         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2832                 /* No more items in the per group rb tree
2833                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2834                  */
2835                 put_page(e4b.bd_buddy_page);
2836                 put_page(e4b.bd_bitmap_page);
2837         }
2838         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2839         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2840         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2841
2842         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2843 }
2844
2845 /*
2846  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2847  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2848  */
2849 void ext4_process_freed_data(struct super_block *sb, tid_t commit_tid)
2850 {
2851         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2852         struct ext4_free_data *entry, *tmp;
2853         struct bio *discard_bio = NULL;
2854         struct list_head freed_data_list;
2855         struct list_head *cut_pos = NULL;
2856         int err;
2857
2858         INIT_LIST_HEAD(&freed_data_list);
2859
2860         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2861         list_for_each_entry(entry, &sbi->s_freed_data_list, efd_list) {
2862                 if (entry->efd_tid != commit_tid)
2863                         break;
2864                 cut_pos = &entry->efd_list;
2865         }
2866         if (cut_pos)
2867                 list_cut_position(&freed_data_list, &sbi->s_freed_data_list,
2868                                   cut_pos);
2869         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2870
2871         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2872                 list_for_each_entry(entry, &freed_data_list, efd_list) {
2873                         err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2874                                                  entry->efd_start_cluster,
2875                                                  entry->efd_count,
2876                                                  &discard_bio);
2877                         if (err && err != -EOPNOTSUPP) {
2878                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2879                                          " group:%d block:%d count:%d failed"
2880                                          " with %d", entry->efd_group,
2881                                          entry->efd_start_cluster,
2882                                          entry->efd_count, err);
2883                         } else if (err == -EOPNOTSUPP)
2884                                 break;
2885                 }
2886
2887                 if (discard_bio) {
2888                         submit_bio_wait(discard_bio);
2889                         bio_put(discard_bio);
2890                 }
2891         }
2892
2893         list_for_each_entry_safe(entry, tmp, &freed_data_list, efd_list)
2894                 ext4_free_data_in_buddy(sb, entry);
2895 }
2896
2897 int __init ext4_init_mballoc(void)
2898 {
2899         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2900                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2901         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2902                 return -ENOMEM;
2903
2904         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2905                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2906         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2907                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2908                 return -ENOMEM;
2909         }
2910
2911         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2912                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2913         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2914                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2915                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2916                 return -ENOMEM;
2917         }
2918         return 0;
2919 }
2920
2921 void ext4_exit_mballoc(void)
2922 {
2923         /*
2924          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2925          * before destroying the slab cache.
2926          */
2927         rcu_barrier();
2928         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2929         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2930         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2931         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2932 }
2933
2934
2935 /*
2936  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2937  * Returns 0 if success or error code
2938  */
2939 static noinline_for_stack int
2940 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2941                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2942 {
2943         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2944         struct ext4_group_desc *gdp;
2945         struct buffer_head *gdp_bh;
2946         struct ext4_sb_info *sbi;
2947         struct super_block *sb;
2948         ext4_fsblk_t block;
2949         int err, len;
2950
2951         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2952         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2953
2954         sb = ac->ac_sb;
2955         sbi = EXT4_SB(sb);
2956
2957         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2958         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
2959                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
2960                 bitmap_bh = NULL;
2961                 goto out_err;
2962         }
2963
2964         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2965         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2966         if (err)
2967                 goto out_err;
2968
2969         err = -EIO;
2970         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2971         if (!gdp)
2972                 goto out_err;
2973
2974         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2975                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2976
2977         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2978         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2979         if (err)
2980                 goto out_err;
2981
2982         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2983
2984         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2985         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2986                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2987                            "fs metadata", block, block+len);
2988                 /* File system mounted not to panic on error
2989                  * Fix the bitmap and return EFSCORRUPTED
2990                  * We leak some of the blocks here.
2991                  */
2992                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2993                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2994                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2995                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2996                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2997                 if (!err)
2998                         err = -EFSCORRUPTED;
2999                 goto out_err;
3000         }
3001
3002         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3003 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
3004         {
3005                 int i;
3006                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
3007                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
3008                                                 bitmap_bh->b_data));
3009                 }
3010         }
3011 #endif
3012         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
3013                       ac->ac_b_ex.fe_len);
3014         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
3015                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
3016                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
3017                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
3018                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
3019         }
3020         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
3021         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
3022         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
3023         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
3024
3025         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3026         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
3027         /*
3028          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
3029          */
3030         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
3031                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
3032                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
3033                                    reserv_clstrs);
3034
3035         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
3036                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
3037                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
3038                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
3039                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
3040         }
3041
3042         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
3043         if (err)
3044                 goto out_err;
3045         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
3046
3047 out_err:
3048         brelse(bitmap_bh);
3049         return err;
3050 }
3051
3052 /*
3053  * here we normalize request for locality group
3054  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
3055  * s_strip if we set the same via mount option.
3056  * s_mb_group_prealloc can be configured via
3057  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
3058  *
3059  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3060  */
3061 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3062 {
3063         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3064         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3065
3066         BUG_ON(lg == NULL);
3067         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3068         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
3069                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
3070 }
3071
3072 /*
3073  * Normalization means making request better in terms of
3074  * size and alignment
3075  */
3076 static noinline_for_stack void
3077 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3078                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3079 {
3080         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3081         int bsbits, max;
3082         ext4_lblk_t end;
3083         loff_t size, start_off;
3084         loff_t orig_size __maybe_unused;
3085         ext4_lblk_t start;
3086         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3087         struct ext4_prealloc_space *pa;
3088
3089         /* do normalize only data requests, metadata requests
3090            do not need preallocation */
3091         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3092                 return;
3093
3094         /* sometime caller may want exact blocks */
3095         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3096                 return;
3097
3098         /* caller may indicate that preallocation isn't
3099          * required (it's a tail, for example) */
3100         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3101                 return;
3102
3103         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3104                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3105                 return ;
3106         }
3107
3108         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3109
3110         /* first, let's learn actual file size
3111          * given current request is allocated */
3112         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3113         size = size << bsbits;
3114         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3115                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3116         orig_size = size;
3117
3118         /* max size of free chunks */
3119         max = 2 << bsbits;
3120
3121 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3122                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3123
3124         /* first, try to predict filesize */
3125         /* XXX: should this table be tunable? */
3126         start_off = 0;
3127         if (size <= 16 * 1024) {
3128                 size = 16 * 1024;
3129         } else if (size <= 32 * 1024) {
3130                 size = 32 * 1024;
3131         } else if (size <= 64 * 1024) {
3132                 size = 64 * 1024;
3133         } else if (size <= 128 * 1024) {
3134                 size = 128 * 1024;
3135         } else if (size <= 256 * 1024) {
3136                 size = 256 * 1024;
3137         } else if (size <= 512 * 1024) {
3138                 size = 512 * 1024;
3139         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3140                 size = 1024 * 1024;
3141         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3142                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3143                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3144                 size = 2 * 1024 * 1024;
3145         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3146                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3147                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3148                 size = 4 * 1024 * 1024;
3149         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3150                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3151                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3152                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3153                 size = 8 * 1024 * 1024;
3154         } else {
3155                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3156                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3157                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3158         }
3159         size = size >> bsbits;
3160         start = start_off >> bsbits;
3161
3162         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3163         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3164                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3165                 start = ar->lleft + 1;
3166         }
3167         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3168                 size -= start + size - ar->lright;
3169
3170         /*
3171          * Trim allocation request for filesystems with artificially small
3172          * groups.
3173          */
3174         if (size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb))
3175                 size = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb);
3176
3177         end = start + size;
3178
3179         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3180         rcu_read_lock();
3181         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3182                 ext4_lblk_t pa_end;
3183
3184                 if (pa->pa_deleted)
3185                         continue;
3186                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3187                 if (pa->pa_deleted) {
3188                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3189                         continue;
3190                 }
3191
3192                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3193                                                   pa->pa_len);
3194
3195                 /* PA must not overlap original request */
3196                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3197                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3198
3199                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3200                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3201                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3202                         continue;
3203                 }
3204                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3205
3206                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3207                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3208                         BUG_ON(pa_end < start);
3209                         start = pa_end;
3210                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3211                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3212                         end = pa->pa_lstart;
3213                 }
3214                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3215         }
3216         rcu_read_unlock();
3217         size = end - start;
3218
3219         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3220         rcu_read_lock();
3221         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3222                 ext4_lblk_t pa_end;
3223
3224                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3225                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3226                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3227                                                           pa->pa_len);
3228                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3229                 }
3230                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3231         }
3232         rcu_read_unlock();
3233
3234         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3235                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3236                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3237                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3238                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3239                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3240                 BUG();
3241         }
3242         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3243
3244         /* now prepare goal request */
3245
3246         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3247          * placement or satisfy big request as is */
3248         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3249         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3250
3251         /* define goal start in order to merge */
3252         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3253                 /* merge to the right */
3254                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3255                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3256                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3257                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3258         }
3259         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3260                 /* merge to the left */
3261                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3262                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3263                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3264                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3265         }
3266
3267         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3268                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3269 }
3270
3271 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3272 {
3273         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3274
3275         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3276                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3277                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3278                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3279                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3280                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3281                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3282                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3283                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3284                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3285                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3286         }
3287
3288         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3289                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3290         else
3291                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3292 }
3293
3294 /*
3295  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3296  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3297  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3298  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3299  */
3300 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3301 {
3302         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3303         struct ext4_buddy e4b;
3304         int err;
3305
3306         if (pa == NULL) {
3307                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3308                         return;
3309                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3310                 if (err) {
3311                         /*
3312                          * This should never happen since we pin the
3313                          * pages in the ext4_allocation_context so
3314                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3315                          */
3316                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3317                         return;
3318                 }
3319                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3320                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3321                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3322                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3323                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3324                 return;
3325         }
3326         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3327                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3328 }
3329
3330 /*
3331  * use blocks preallocated to inode
3332  */
3333 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3334                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3335 {
3336         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3337         ext4_fsblk_t start;
3338         ext4_fsblk_t end;
3339         int len;
3340
3341         /* found preallocated blocks, use them */
3342         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3343         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3344                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3345         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3346         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3347                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3348         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3349         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3350         ac->ac_pa = pa;
3351
3352         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3353         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3354         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3355         pa->pa_free -= len;
3356
3357         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3358 }
3359
3360 /*
3361  * use blocks preallocated to locality group
3362  */
3363 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3364                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3365 {
3366         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3367
3368         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3369                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3370                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3371         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3372         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3373         ac->ac_pa = pa;
3374
3375         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3376          * possible race when the group is being loaded concurrently
3377          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3378          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3379          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3380          */
3381         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3382 }
3383
3384 /*
3385  * Return the prealloc space that have minimal distance
3386  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3387  * space that is having currently known minimal distance
3388  * from the goal block.
3389  */
3390 static struct ext4_prealloc_space *
3391 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3392                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3393                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3394 {
3395         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3396
3397         if (cpa == NULL) {
3398                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3399                 return pa;
3400         }
3401         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3402         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3403
3404         if (cur_distance <= new_distance)
3405                 return cpa;
3406
3407         /* drop the previous reference */
3408         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3409         atomic_inc(&pa->pa_count);
3410         return pa;
3411 }
3412
3413 /*
3414  * search goal blocks in preallocated space
3415  */
3416 static noinline_for_stack int
3417 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3418 {
3419         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3420         int order, i;
3421         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3422         struct ext4_locality_group *lg;
3423         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3424         ext4_fsblk_t goal_block;
3425
3426         /* only data can be preallocated */
3427         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3428                 return 0;
3429
3430         /* first, try per-file preallocation */
3431         rcu_read_lock();
3432         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3433
3434                 /* all fields in this condition don't change,
3435                  * so we can skip locking for them */
3436                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3437                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3438                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3439                         continue;
3440
3441                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3442                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3443                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3444                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3445                         continue;
3446
3447                 /* found preallocated blocks, use them */
3448                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3449                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3450                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3451                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3452                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3453                         ac->ac_criteria = 10;
3454                         rcu_read_unlock();
3455                         return 1;
3456                 }
3457                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3458         }
3459         rcu_read_unlock();
3460
3461         /* can we use group allocation? */
3462         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3463                 return 0;
3464
3465         /* inode may have no locality group for some reason */
3466         lg = ac->ac_lg;
3467         if (lg == NULL)
3468                 return 0;
3469         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3470         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3471                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3472                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3473
3474         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3475         /*
3476          * search for the prealloc space that is having
3477          * minimal distance from the goal block.
3478          */
3479         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3480                 rcu_read_lock();
3481                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3482                                         pa_inode_list) {
3483                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3484                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3485                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3486
3487                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3488                                                                 pa, cpa);
3489                         }
3490                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3491                 }
3492                 rcu_read_unlock();
3493         }
3494         if (cpa) {
3495                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3496                 ac->ac_criteria = 20;
3497                 return 1;
3498         }
3499         return 0;
3500 }
3501
3502 /*
3503  * the function goes through all block freed in the group
3504  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3505  * buddy must be generated from this bitmap
3506  * Need to be called with the ext4 group lock held
3507  */
3508 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3509                                                 ext4_group_t group)
3510 {
3511         struct rb_node *n;
3512         struct ext4_group_info *grp;
3513         struct ext4_free_data *entry;
3514
3515         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3516         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3517
3518         while (n) {
3519                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3520                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3521                 n = rb_next(n);
3522         }
3523         return;
3524 }
3525
3526 /*
3527  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3528  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3529  * Need to be called with ext4 group lock held
3530  */
3531 static noinline_for_stack
3532 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3533                                         ext4_group_t group)
3534 {
3535         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3536         struct ext4_prealloc_space *pa;
3537         struct list_head *cur;
3538         ext4_group_t groupnr;
3539         ext4_grpblk_t start;
3540         int preallocated = 0;
3541         int len;
3542
3543         /* all form of preallocation discards first load group,
3544          * so the only competing code is preallocation use.
3545          * we don't need any locking here
3546          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3547          * otherwise we could leave used blocks available for
3548          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3549          * is dropping preallocation
3550          */
3551         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3552                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3553                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3554                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3555                                              &groupnr, &start);
3556                 len = pa->pa_len;
3557                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3558                 if (unlikely(len == 0))
3559                         continue;
3560                 BUG_ON(groupnr != group);
3561                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3562                 preallocated += len;
3563         }
3564         mb_debug(1, "preallocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3565 }
3566
3567 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3568 {
3569         struct ext4_prealloc_space *pa;
3570         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3571
3572         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3573         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3574         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3575 }
3576
3577 /*
3578  * drops a reference to preallocated space descriptor
3579  * if this was the last reference and the space is consumed
3580  */
3581 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3582                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3583 {
3584         ext4_group_t grp;
3585         ext4_fsblk_t grp_blk;
3586
3587         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3588         spin_lock(&pa->pa_lock);
3589         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3590                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3591                 return;
3592         }
3593
3594         if (pa->pa_deleted == 1) {
3595                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3596                 return;
3597         }
3598
3599         pa->pa_deleted = 1;
3600         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3601
3602         grp_blk = pa->pa_pstart;
3603         /*
3604          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3605          * next group when pa is used up
3606          */
3607         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3608                 grp_blk--;
3609
3610         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3611
3612         /*
3613          * possible race:
3614          *
3615          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3616          *                                      find block B in PA
3617          *  copy on-disk bitmap to buddy
3618          *                                      mark B in on-disk bitmap
3619          *                                      drop PA from group
3620          *  mark all PAs in buddy
3621          *
3622          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3623          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3624          * against that pair
3625          */
3626         ext4_lock_group(sb, grp);
3627         list_del(&pa->pa_group_list);
3628         ext4_unlock_group(sb, grp);
3629
3630         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3631         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3632         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3633
3634         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3635 }
3636
3637 /*
3638  * creates new preallocated space for given inode
3639  */
3640 static noinline_for_stack int
3641 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3642 {
3643         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3644         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3645         struct ext4_prealloc_space *pa;
3646         struct ext4_group_info *grp;
3647         struct ext4_inode_info *ei;
3648
3649         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3650         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3651         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3652         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3653
3654         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3655         if (pa == NULL)
3656                 return -ENOMEM;
3657
3658         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3659                 int winl;
3660                 int wins;
3661                 int win;
3662                 int offs;
3663
3664                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3665                  * so, found space must get proper lstart
3666                  * to cover original request */
3667                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3668                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3669
3670                 /* we're limited by original request in that
3671                  * logical block must be covered any way
3672                  * winl is window we can move our chunk within */
3673                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3674
3675                 /* also, we should cover whole original request */
3676                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3677
3678                 /* the smallest one defines real window */
3679                 win = min(winl, wins);
3680
3681                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3682                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3683                 if (offs && offs < win)
3684                         win = offs;
3685
3686                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3687                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3688                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3689                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3690         }
3691
3692         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3693          * allocated blocks for history */
3694         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3695
3696         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3697         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3698         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3699         pa->pa_free = pa->pa_len;
3700         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3701         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3702         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3703         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3704         pa->pa_deleted = 0;
3705         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3706
3707         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3708                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3709         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3710
3711         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3712         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3713
3714         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3715         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3716
3717         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3718         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3719
3720         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3721         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3722         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3723
3724         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3725         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3726         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3727
3728         return 0;
3729 }
3730
3731 /*
3732  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3733  */
3734 static noinline_for_stack int
3735 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3736 {
3737         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3738         struct ext4_locality_group *lg;
3739         struct ext4_prealloc_space *pa;
3740         struct ext4_group_info *grp;
3741
3742         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3743         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3744         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3745         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3746
3747         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3748         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3749         if (pa == NULL)
3750                 return -ENOMEM;
3751
3752         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3753          * allocated blocks for history */
3754         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3755
3756         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3757         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3758         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3759         pa->pa_free = pa->pa_len;
3760         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3761         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3762         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3763         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3764         pa->pa_deleted = 0;
3765         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3766
3767         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3768                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3769         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3770
3771         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3772         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3773
3774         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3775         lg = ac->ac_lg;
3776         BUG_ON(lg == NULL);
3777
3778         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3779         pa->pa_inode = NULL;
3780
3781         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3782         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3783         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3784
3785         /*
3786          * We will later add the new pa to the right bucket
3787          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3788          */
3789         return 0;
3790 }
3791
3792 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3793 {
3794         int err;
3795
3796         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3797                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3798         else
3799                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3800         return err;
3801 }
3802
3803 /*
3804  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3805  * in-core bitmap and buddy.
3806  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3807  * nobody else can find/use it.
3808  * the caller MUST hold group/inode locks.
3809  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3810  */
3811 static noinline_for_stack int
3812 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3813                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3814 {
3815         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3816         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3817         unsigned int end;
3818         unsigned int next;
3819         ext4_group_t group;
3820         ext4_grpblk_t bit;
3821         unsigned long long grp_blk_start;
3822         int err = 0;
3823         int free = 0;
3824
3825         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3826         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3827         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3828         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3829         end = bit + pa->pa_len;
3830
3831         while (bit < end) {
3832                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3833                 if (bit >= end)
3834                         break;
3835                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3836                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3837                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3838                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3839                 free += next - bit;
3840
3841                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3842                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3843                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3844                                                next - bit);
3845                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3846                 bit = next + 1;
3847         }
3848         if (free != pa->pa_free) {
3849                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3850                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3851                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3852                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3853                          (unsigned long) pa->pa_len);
3854                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3855                                         free, pa->pa_free);
3856                 /*
3857                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3858                  * from the bitmap and continue.
3859                  */
3860         }
3861         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3862
3863         return err;
3864 }
3865
3866 static noinline_for_stack int
3867 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3868                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3869 {
3870         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3871         ext4_group_t group;
3872         ext4_grpblk_t bit;
3873
3874         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3875         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3876         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3877         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3878         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3879         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3880         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3881
3882         return 0;
3883 }
3884
3885 /*
3886  * releases all preallocations in given group
3887  *
3888  * first, we need to decide discard policy:
3889  * - when do we discard
3890  *   1) ENOSPC
3891  * - how many do we discard
3892  *   1) how many requested
3893  */
3894 static noinline_for_stack int
3895 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3896                                         ext4_group_t group, int needed)
3897 {
3898         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3899         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3900         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3901         struct list_head list;
3902         struct ext4_buddy e4b;
3903         int err;
3904         int busy = 0;
3905         int free = 0;
3906
3907         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3908
3909         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3910                 return 0;
3911
3912         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3913         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3914                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3915                 ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
3916                            err, group);
3917                 return 0;
3918         }
3919
3920         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3921         if (err) {
3922                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
3923                              err, group);
3924                 put_bh(bitmap_bh);
3925                 return 0;
3926         }
3927
3928         if (needed == 0)
3929                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3930
3931         INIT_LIST_HEAD(&list);
3932 repeat:
3933         ext4_lock_group(sb, group);
3934         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3935                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3936                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3937                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3938                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3939                         busy = 1;
3940                         continue;
3941                 }
3942                 if (pa->pa_deleted) {
3943                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3944                         continue;
3945                 }
3946
3947                 /* seems this one can be freed ... */
3948                 pa->pa_deleted = 1;
3949
3950                 /* we can trust pa_free ... */
3951                 free += pa->pa_free;
3952
3953                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3954
3955                 list_del(&pa->pa_group_list);
3956                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3957         }
3958
3959         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3960         if (free < needed && busy) {
3961                 busy = 0;
3962                 ext4_unlock_group(sb, group);
3963                 cond_resched();
3964                 goto repeat;
3965         }
3966
3967         /* found anything to free? */
3968         if (list_empty(&list)) {
3969                 BUG_ON(free != 0);
3970                 goto out;
3971         }
3972
3973         /* now free all selected PAs */
3974         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3975
3976                 /* remove from object (inode or locality group) */
3977                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3978                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3979                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3980
3981                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3982                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3983                 else
3984                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3985
3986                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3987                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3988         }
3989
3990 out:
3991         ext4_unlock_group(sb, group);
3992         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3993         put_bh(bitmap_bh);
3994         return free;
3995 }
3996
3997 /*
3998  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3999  *
4000  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
4001  * We don't want another block to be served from the prealloc
4002  * space when we are discarding the inode prealloc space.
4003  *
4004  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
4005  */
4006 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
4007 {
4008         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
4009         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4010         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4011         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4012         ext4_group_t group = 0;
4013         struct list_head list;
4014         struct ext4_buddy e4b;
4015         int err;
4016
4017         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
4018                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
4019                 return;
4020         }
4021
4022         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
4023         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
4024
4025         INIT_LIST_HEAD(&list);
4026
4027 repeat:
4028         /* first, collect all pa's in the inode */
4029         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
4030         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
4031                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
4032                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
4033                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
4034                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4035                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4036                         /* this shouldn't happen often - nobody should
4037                          * use preallocation while we're discarding it */
4038                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4039                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4040                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
4041                                  "uh-oh! used pa while discarding");
4042                         WARN_ON(1);
4043                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4044                         goto repeat;
4045
4046                 }
4047                 if (pa->pa_deleted == 0) {
4048                         pa->pa_deleted = 1;
4049                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4050                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4051                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
4052                         continue;
4053                 }
4054
4055                 /* someone is deleting pa right now */
4056                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4057                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4058
4059                 /* we have to wait here because pa_deleted
4060                  * doesn't mean pa is already unlinked from
4061                  * the list. as we might be called from
4062                  * ->clear_inode() the inode will get freed
4063                  * and concurrent thread which is unlinking
4064                  * pa from inode's list may access already
4065                  * freed memory, bad-bad-bad */
4066
4067                 /* XXX: if this happens too often, we can
4068                  * add a flag to force wait only in case
4069                  * of ->clear_inode(), but not in case of
4070                  * regular truncate */
4071                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4072                 goto repeat;
4073         }
4074         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4075
4076         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4077                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4078                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4079
4080                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4081                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4082                 if (err) {
4083                         ext4_error(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
4084                                    err, group);
4085                         continue;
4086                 }
4087
4088                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4089                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4090                         err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4091                         ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
4092                                         err, group);
4093                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4094                         continue;
4095                 }
4096
4097                 ext4_lock_group(sb, group);
4098                 list_del(&pa->pa_group_list);
4099                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4100                 ext4_unlock_group(sb, group);
4101
4102                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4103                 put_bh(bitmap_bh);
4104
4105                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4106                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4107         }
4108 }
4109
4110 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4111 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4112 {
4113         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4114         ext4_group_t ngroups, i;
4115
4116         if (!ext4_mballoc_debug ||
4117             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4118                 return;
4119
4120         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4121                         " Allocation context details:");
4122         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4123                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4124         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4125                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4126                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4127                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4128                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4129                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4130                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4131                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4132                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4133                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4134                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4135                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4136                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4137                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4138                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4139                         (int)ac->ac_criteria);
4140         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4141         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4142         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4143         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4144                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4145                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4146                 ext4_grpblk_t start;
4147                 struct list_head *cur;
4148                 ext4_lock_group(sb, i);
4149                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4150                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4151                                         pa_group_list);
4152                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4153                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4154                                                      NULL, &start);
4155                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4156                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4157                                start, pa->pa_len);
4158                 }
4159                 ext4_unlock_group(sb, i);
4160
4161                 if (grp->bb_free == 0)
4162                         continue;
4163                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4164                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4165         }
4166         printk(KERN_ERR "\n");
4167 }
4168 #else
4169 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4170 {
4171         return;
4172 }
4173 #endif
4174
4175 /*
4176  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4177  * file is determined by the current size or the resulting size after
4178  * allocation which ever is larger
4179  *
4180  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4181  */
4182 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4183 {
4184         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4185         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4186         loff_t size, isize;
4187
4188         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4189                 return;
4190
4191         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4192                 return;
4193
4194         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4195         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4196                 >> bsbits;
4197
4198         if ((size == isize) &&
4199             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4200             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4201                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4202                 return;
4203         }
4204
4205         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4206                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4207                 return;
4208         }
4209
4210         /* don't use group allocation for large files */
4211         size = max(size, isize);
4212         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4213                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4214                 return;
4215         }
4216
4217         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4218         /*
4219          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4220          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4221          * request from multiple CPUs.
4222          */
4223         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4224
4225         /* we're going to use group allocation */
4226         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4227
4228         /* serialize all allocations in the group */
4229         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4230 }
4231
4232 static noinline_for_stack int
4233 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4234                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4235 {
4236         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4237         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4238         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4239         ext4_group_t group;
4240         unsigned int len;
4241         ext4_fsblk_t goal;
4242         ext4_grpblk_t block;
4243
4244         /* we can't allocate > group size */
4245         len = ar->len;
4246
4247         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4248         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4249                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4250
4251         /* start searching from the goal */
4252         goal = ar->goal;
4253         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4254                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4255                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4256         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4257
4258         /* set up allocation goals */
4259         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4260         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4261         ac->ac_sb = sb;
4262         ac->ac_inode = ar->inode;
4263         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4264         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4265         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4266         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4267         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4268         ac->ac_flags = ar->flags;
4269
4270         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4271          * locality group. this is a policy, actually */
4272         ext4_mb_group_or_file(ac);
4273
4274         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4275                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4276                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4277                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4278                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4279                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4280                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4281         return 0;
4282
4283 }
4284
4285 static noinline_for_stack void
4286 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4287                                         struct ext4_locality_group *lg,
4288                                         int order, int total_entries)
4289 {
4290         ext4_group_t group = 0;
4291         struct ext4_buddy e4b;
4292         struct list_head discard_list;
4293         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4294
4295         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4296
4297         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4298
4299         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4300         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4301                                                 pa_inode_list) {
4302                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4303                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4304                         /*
4305                          * This is the pa that we just used
4306                          * for block allocation. So don't
4307                          * free that
4308                          */
4309                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4310                         continue;
4311                 }
4312                 if (pa->pa_deleted) {
4313                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4314                         continue;
4315                 }
4316                 /* only lg prealloc space */
4317                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4318
4319                 /* seems this one can be freed ... */
4320                 pa->pa_deleted = 1;
4321                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4322
4323                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4324                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4325
4326                 total_entries--;
4327                 if (total_entries <= 5) {
4328                         /*
4329                          * we want to keep only 5 entries
4330                          * allowing it to grow to 8. This
4331                          * mak sure we don't call discard
4332                          * soon for this list.
4333                          */
4334                         break;
4335                 }
4336         }
4337         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4338
4339         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4340                 int err;
4341
4342                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4343                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4344                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4345                 if (err) {
4346                         ext4_error(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
4347                                    err, group);
4348                         continue;
4349                 }
4350                 ext4_lock_group(sb, group);
4351                 list_del(&pa->pa_group_list);
4352                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4353                 ext4_unlock_group(sb, group);
4354
4355                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4356                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4357                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4358         }
4359 }
4360
4361 /*
4362  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4363  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4364  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4365  *
4366  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4367  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4368  */
4369
4370 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4371 {
4372         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4373         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4374         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4375         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4376
4377         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4378         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4379                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4380                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4381         /* Add the prealloc space to lg */
4382         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4383         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4384                                                 pa_inode_list) {
4385                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4386                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4387                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4388                         continue;
4389                 }
4390                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4391                         /* Add to the tail of the previous entry */
4392                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4393                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4394                         added = 1;
4395                         /*
4396                          * we want to count the total
4397                          * number of entries in the list
4398                          */
4399                 }
4400                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4401                 lg_prealloc_count++;
4402         }
4403         if (!added)
4404                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4405                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4406         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4407
4408         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4409         if (lg_prealloc_count > 8) {
4410                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4411                                                   order, lg_prealloc_count);
4412                 return;
4413         }
4414         return ;
4415 }
4416
4417 /*
4418  * release all resource we used in allocation
4419  */
4420 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4421 {
4422         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4423         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4424         if (pa) {
4425                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4426                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4427                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4428                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4429                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4430                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4431                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4432                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4433                 }
4434         }
4435         if (pa) {
4436                 /*
4437                  * We want to add the pa to the right bucket.
4438                  * Remove it from the list and while adding
4439                  * make sure the list to which we are adding
4440                  * doesn't grow big.
4441                  */
4442                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4443                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4444                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4445                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4446                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4447                 }
4448                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4449         }
4450         if (ac->ac_bitmap_page)
4451                 put_page(ac->ac_bitmap_page);
4452         if (ac->ac_buddy_page)
4453                 put_page(ac->ac_buddy_page);
4454         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4455                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4456         ext4_mb_collect_stats(ac);
4457         return 0;
4458 }
4459
4460 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4461 {
4462         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4463         int ret;
4464         int freed = 0;
4465
4466         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4467         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4468                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4469                 freed += ret;
4470                 needed -= ret;
4471         }
4472
4473         return freed;
4474 }
4475
4476 /*
4477  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4478  * it tries to use preallocation first, then falls back
4479  * to usual allocation
4480  */
4481 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4482                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4483 {
4484         int freed;
4485         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4486         struct ext4_sb_info *sbi;
4487         struct super_block *sb;
4488         ext4_fsblk_t block = 0;
4489         unsigned int inquota = 0;
4490         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4491
4492         might_sleep();
4493         sb = ar->inode->i_sb;
4494         sbi = EXT4_SB(sb);
4495
4496         trace_ext4_request_blocks(ar);
4497
4498         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4499         if (ext4_is_quota_file(ar->inode))
4500                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4501
4502         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4503                 /* Without delayed allocation we need to verify
4504                  * there is enough free blocks to do block allocation
4505                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4506                  */
4507                 while (ar->len &&
4508                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4509
4510                         /* let others to free the space */
4511                         cond_resched();
4512                         ar->len = ar->len >> 1;
4513                 }
4514                 if (!ar->len) {
4515                         *errp = -ENOSPC;
4516                         return 0;
4517                 }
4518                 reserv_clstrs = ar->len;
4519                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4520                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4521                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4522                 } else {
4523                         while (ar->len &&
4524                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4525                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4526
4527                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4528                                 ar->len--;
4529                         }
4530                 }
4531                 inquota = ar->len;
4532                 if (ar->len == 0) {
4533                         *errp = -EDQUOT;
4534                         goto out;
4535                 }
4536         }
4537
4538         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4539         if (!ac) {
4540                 ar->len = 0;
4541                 *errp = -ENOMEM;
4542                 goto out;
4543         }
4544
4545         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4546         if (*errp) {
4547                 ar->len = 0;
4548                 goto out;
4549         }
4550
4551         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4552         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4553                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4554                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4555 repeat:
4556                 /* allocate space in core */
4557                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4558                 if (*errp)
4559                         goto discard_and_exit;
4560
4561                 /* as we've just preallocated more space than
4562                  * user requested originally, we store allocated
4563                  * space in a special descriptor */
4564                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4565                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4566                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4567                 if (*errp) {
4568                 discard_and_exit:
4569                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4570                         goto errout;
4571                 }
4572         }
4573         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4574                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4575                 if (*errp) {
4576                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4577                         goto errout;
4578                 } else {
4579                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4580                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4581                 }
4582         } else {
4583                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4584                 if (freed)
4585                         goto repeat;
4586                 *errp = -ENOSPC;
4587         }
4588
4589 errout:
4590         if (*errp) {
4591                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4592                 ar->len = 0;
4593                 ext4_mb_show_ac(ac);
4594         }
4595         ext4_mb_release_context(ac);
4596 out:
4597         if (ac)
4598                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4599         if (inquota && ar->len < inquota)
4600                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4601         if (!ar->len) {
4602                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4603                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4604                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4605                                                 reserv_clstrs);
4606         }
4607
4608         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4609
4610         return block;
4611 }
4612
4613 /*
4614  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4615  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4616  * AND the blocks are associated with the same group.
4617  */
4618 static void ext4_try_merge_freed_extent(struct ext4_sb_info *sbi,
4619                                         struct ext4_free_data *entry,
4620                                         struct ext4_free_data *new_entry,
4621                                         struct rb_root *entry_rb_root)
4622 {
4623         if ((entry->efd_tid != new_entry->efd_tid) ||
4624             (entry->efd_group != new_entry->efd_group))
4625                 return;
4626         if (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count ==
4627             new_entry->efd_start_cluster) {
4628                 new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4629                 new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4630         } else if (new_entry->efd_start_cluster + new_entry->efd_count ==
4631                    entry->efd_start_cluster) {
4632                 new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4633         } else
4634                 return;
4635         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4636         list_del(&entry->efd_list);
4637         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4638         rb_erase(&entry->efd_node, entry_rb_root);
4639         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4640 }
4641
4642 static noinline_for_stack int
4643 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4644                       struct ext4_free_data *new_entry)
4645 {
4646         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4647         ext4_grpblk_t cluster;
4648         ext4_grpblk_t clusters = new_entry->efd_count;
4649         struct ext4_free_data *entry;
4650         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4651         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4652         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4653         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4654         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4655
4656         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4657         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4658         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4659
4660         new_node = &new_entry->efd_node;
4661         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4662
4663         if (!*n) {
4664                 /* first free block exent. We need to
4665                    protect buddy cache from being freed,
4666                  * otherwise we'll refresh it from
4667                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4668                  * blocks */
4669                 get_page(e4b->bd_buddy_page);
4670                 get_page(e4b->bd_bitmap_page);
4671         }
4672         while (*n) {
4673                 parent = *n;
4674                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4675                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4676                         n = &(*n)->rb_left;
4677                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4678                         n = &(*n)->rb_right;
4679                 else {
4680                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4681                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4682                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4683                                 "Block already on to-be-freed list");
4684                         return 0;
4685                 }
4686         }
4687
4688         rb_link_node(new_node, parent, n);
4689         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4690
4691         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4692         node = rb_prev(new_node);
4693         if (node) {
4694                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4695                 ext4_try_merge_freed_extent(sbi, entry, new_entry,
4696                                             &(db->bb_free_root));
4697         }
4698
4699         node = rb_next(new_node);
4700         if (node) {
4701                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4702                 ext4_try_merge_freed_extent(sbi, entry, new_entry,
4703                                             &(db->bb_free_root));
4704         }
4705
4706         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4707         list_add_tail(&new_entry->efd_list, &sbi->s_freed_data_list);
4708         sbi->s_mb_free_pending += clusters;
4709         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4710         return 0;
4711 }
4712
4713 /**
4714  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4715  * @handle:             handle for this transaction
4716  * @inode:              inode
4717  * @block:              start physical block to free
4718  * @count:              number of blocks to count
4719  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4720  */
4721 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4722                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4723                       unsigned long count, int flags)
4724 {
4725         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4726         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4727         struct ext4_group_desc *gdp;
4728         unsigned int overflow;
4729         ext4_grpblk_t bit;
4730         struct buffer_head *gd_bh;
4731         ext4_group_t block_group;
4732         struct ext4_sb_info *sbi;
4733         struct ext4_buddy e4b;
4734         unsigned int count_clusters;
4735         int err = 0;
4736         int ret;
4737
4738         might_sleep();
4739         if (bh) {
4740                 if (block)
4741                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4742                 else
4743                         block = bh->b_blocknr;
4744         }
4745
4746         sbi = EXT4_SB(sb);
4747         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4748             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4749                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4750                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4751                 goto error_return;
4752         }
4753
4754         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4755         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4756
4757         if (bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4758                 BUG_ON(count > 1);
4759
4760                 ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4761                             inode, bh, block);
4762         }
4763
4764         /*
4765          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4766          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4767          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4768          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4769          * requested to avoid doing so.
4770          */
4771         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4772         if (overflow) {
4773                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4774                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4775                         block += overflow;
4776                         if (count > overflow)
4777                                 count -= overflow;
4778                         else
4779                                 return;
4780                 } else {
4781                         block -= overflow;
4782                         count += overflow;
4783                 }
4784         }
4785         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4786         if (overflow) {
4787                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4788                         if (count > overflow)
4789                                 count -= overflow;
4790                         else
4791                                 return;
4792                 } else
4793                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4794         }
4795
4796         if (!bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4797                 int i;
4798                 int is_metadata = flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4799
4800                 for (i = 0; i < count; i++) {
4801                         cond_resched();
4802                         if (is_metadata)
4803                                 bh = sb_find_get_block(inode->i_sb, block + i);
4804                         ext4_forget(handle, is_metadata, inode, bh, block + i);
4805                 }
4806         }
4807
4808 do_more:
4809         overflow = 0;
4810         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4811
4812         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4813                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4814                 return;
4815
4816         /*
4817          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4818          * boundary.
4819          */
4820         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4821                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4822                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4823                 count -= overflow;
4824         }
4825         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4826         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4827         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4828                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4829                 bitmap_bh = NULL;
4830                 goto error_return;
4831         }
4832         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4833         if (!gdp) {
4834                 err = -EIO;
4835                 goto error_return;
4836         }
4837
4838         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4839             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4840             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4841                      sbi->s_itb_per_group) ||
4842             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4843                      sbi->s_itb_per_group)) {
4844
4845                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4846                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4847                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4848                 goto error_return;
4849         }
4850
4851         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4852         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4853         if (err)
4854                 goto error_return;
4855
4856         /*
4857          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4858          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4859          * using it
4860          */
4861         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4862         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4863         if (err)
4864                 goto error_return;
4865 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4866         {
4867                 int i;
4868                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4869                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4870         }
4871 #endif
4872         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4873
4874         /* __GFP_NOFAIL: retry infinitely, ignore TIF_MEMDIE and memcg limit. */
4875         err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, block_group, &e4b,
4876                                      GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4877         if (err)
4878                 goto error_return;
4879
4880         /*
4881          * We need to make sure we don't reuse the freed block until after the
4882          * transaction is committed. We make an exception if the inode is to be
4883          * written in writeback mode since writeback mode has weak data
4884          * consistency guarantees.
4885          */
4886         if (ext4_handle_valid(handle) &&
4887             ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) ||
4888              !ext4_should_writeback_data(inode))) {
4889                 struct ext4_free_data *new_entry;
4890                 /*
4891                  * We use __GFP_NOFAIL because ext4_free_blocks() is not allowed
4892                  * to fail.
4893                  */
4894                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep,
4895                                 GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4896                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4897                 new_entry->efd_group = block_group;
4898                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4899                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4900
4901                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4902                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4903                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4904         } else {
4905                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4906                  * with group lock held. generate_buddy look at
4907                  * them with group lock_held
4908                  */
4909                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4910                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count,
4911                                                  NULL);
4912                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4913                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4914                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4915                                          " with %d", block_group, bit, count,
4916                                          err);
4917                 } else
4918                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4919
4920                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4921                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4922                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4923         }
4924
4925         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4926         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4927         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4928         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4929         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4930
4931         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4932                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4933                 atomic64_add(count_clusters,
4934                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4935         }
4936
4937         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4938                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4939         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4940
4941         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4942
4943         /* We dirtied the bitmap block */
4944         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4945         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4946
4947         /* And the group descriptor block */
4948         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4949         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4950         if (!err)
4951                 err = ret;
4952
4953         if (overflow && !err) {
4954                 block += count;
4955                 count = overflow;
4956                 put_bh(bitmap_bh);
4957                 goto do_more;
4958         }
4959 error_return:
4960         brelse(bitmap_bh);
4961         ext4_std_error(sb, err);
4962         return;
4963 }
4964
4965 /**
4966  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4967  * @handle:                     handle to this transaction
4968  * @sb:                         super block
4969  * @block:                      start physical block to add to the block group
4970  * @count:                      number of blocks to free
4971  *
4972  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4973  */
4974 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4975                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4976 {
4977         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4978         struct buffer_head *gd_bh;
4979         ext4_group_t block_group;
4980         ext4_grpblk_t bit;
4981         unsigned int i;
4982         struct ext4_group_desc *desc;
4983         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4984         struct ext4_buddy e4b;
4985         int err = 0, ret, free_clusters_count;
4986         ext4_grpblk_t clusters_freed;
4987         ext4_fsblk_t first_cluster = EXT4_B2C(sbi, block);
4988         ext4_fsblk_t last_cluster = EXT4_B2C(sbi, block + count - 1);
4989         unsigned long cluster_count = last_cluster - first_cluster + 1;
4990
4991         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4992
4993         if (count == 0)
4994                 return 0;
4995
4996         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4997         /*
4998          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4999          * boundary.
5000          */
5001         if (bit + cluster_count > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
5002                 ext4_warning(sb, "too many blocks added to group %u",
5003                              block_group);
5004                 err = -EINVAL;
5005                 goto error_return;
5006         }
5007
5008         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
5009         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
5010                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
5011                 bitmap_bh = NULL;
5012                 goto error_return;
5013         }
5014
5015         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
5016         if (!desc) {
5017                 err = -EIO;
5018                 goto error_return;
5019         }
5020
5021         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
5022             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
5023             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
5024             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
5025                      sbi->s_itb_per_group)) {
5026                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
5027                            "Block = %llu, count = %lu",
5028                            block, count);
5029                 err = -EINVAL;
5030                 goto error_return;
5031         }
5032
5033         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
5034         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
5035         if (err)
5036                 goto error_return;
5037
5038         /*
5039          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
5040          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
5041          * using it
5042          */
5043         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
5044         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
5045         if (err)
5046                 goto error_return;
5047
5048         for (i = 0, clusters_freed = 0; i < cluster_count; i++) {
5049                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
5050                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
5051                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
5052                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
5053                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
5054                 } else {
5055                         clusters_freed++;
5056                 }
5057         }
5058
5059         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
5060         if (err)
5061                 goto error_return;
5062
5063         /*
5064          * need to update group_info->bb_free and bitmap
5065          * with group lock held. generate_buddy look at
5066          * them with group lock_held
5067          */
5068         ext4_lock_group(sb, block_group);
5069         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, cluster_count);
5070         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, cluster_count);
5071         free_clusters_count = clusters_freed +
5072                 ext4_free_group_clusters(sb, desc);
5073         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, free_clusters_count);
5074         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
5075         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
5076         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5077         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
5078                            clusters_freed);
5079
5080         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5081                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
5082                 atomic64_add(clusters_freed,
5083                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
5084         }
5085
5086         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5087
5088         /* We dirtied the bitmap block */
5089         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5090         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5091
5092         /* And the group descriptor block */
5093         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5094         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5095         if (!err)
5096                 err = ret;
5097
5098 error_return:
5099         brelse(bitmap_bh);
5100         ext4_std_error(sb, err);
5101         return err;
5102 }
5103
5104 /**
5105  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5106  * @sb:         super block for the file system
5107  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5108  * @count:      number of blocks to TRIM
5109  * @group:      alloc. group we are working with
5110  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5111  *
5112  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5113  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5114  * be called with under the group lock.
5115  */
5116 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5117                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5118 __releases(bitlock)
5119 __acquires(bitlock)
5120 {
5121         struct ext4_free_extent ex;
5122         int ret = 0;
5123
5124         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5125
5126         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5127
5128         ex.fe_start = start;
5129         ex.fe_group = group;
5130         ex.fe_len = count;
5131
5132         /*
5133          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5134          * being trimmed.
5135          */
5136         mb_mark_used(e4b, &ex);
5137         ext4_unlock_group(sb, group);
5138         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count, NULL);
5139         ext4_lock_group(sb, group);
5140         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5141         return ret;
5142 }
5143
5144 /**
5145  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5146  * @sb:                 super block for file system
5147  * @group:              group to be trimmed
5148  * @start:              first group block to examine
5149  * @max:                last group block to examine
5150  * @minblocks:          minimum extent block count
5151  *
5152  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5153  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5154  * the extent.
5155  *
5156  *
5157  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5158  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5159  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5160  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5161  */
5162 static ext4_grpblk_t
5163 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5164                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5165                    ext4_grpblk_t minblocks)
5166 {
5167         void *bitmap;
5168         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5169         struct ext4_buddy e4b;
5170         int ret = 0;
5171
5172         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5173
5174         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5175         if (ret) {
5176                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
5177                              ret, group);
5178                 return ret;
5179         }
5180         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5181
5182         ext4_lock_group(sb, group);
5183         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5184             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5185                 goto out;
5186
5187         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5188                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5189
5190         while (start <= max) {
5191                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5192                 if (start > max)
5193                         break;
5194                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5195
5196                 if ((next - start) >= minblocks) {
5197                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5198                                                next - start, group, &e4b);
5199                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5200                                 break;
5201                         ret = 0;
5202                         count += next - start;
5203                 }
5204                 free_count += next - start;
5205                 start = next + 1;
5206
5207                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5208                         count = -ERESTARTSYS;
5209                         break;
5210                 }
5211
5212                 if (need_resched()) {
5213                         ext4_unlock_group(sb, group);
5214                         cond_resched();
5215                         ext4_lock_group(sb, group);
5216                 }
5217
5218                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5219                         break;
5220         }
5221
5222         if (!ret) {
5223                 ret = count;
5224                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5225         }
5226 out:
5227         ext4_unlock_group(sb, group);
5228         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5229
5230         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5231                 count, group);
5232
5233         return ret;
5234 }
5235
5236 /**
5237  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5238  * @sb:                 superblock for filesystem
5239  * @range:              fstrim_range structure
5240  *
5241  * start:       First Byte to trim
5242  * len:         number of Bytes to trim from start
5243  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5244  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5245  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5246  * is invoked to trim all free space.
5247  */
5248 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5249 {
5250         struct ext4_group_info *grp;
5251         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5252         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5253         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5254         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5255                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5256         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5257         int ret = 0;
5258
5259         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5260         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5261         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5262                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5263
5264         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5265             start >= max_blks ||
5266             range->len < sb->s_blocksize)
5267                 return -EINVAL;
5268         if (end >= max_blks)
5269                 end = max_blks - 1;
5270         if (end <= first_data_blk)
5271                 goto out;
5272         if (start < first_data_blk)
5273                 start = first_data_blk;
5274
5275         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5276         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5277                                      &first_group, &first_cluster);
5278         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5279                                      &last_group, &last_cluster);
5280
5281         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5282         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5283
5284         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5285                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5286                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5287                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5288                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS);
5289                         if (ret)
5290                                 break;
5291                 }
5292
5293                 /*
5294                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5295                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5296                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5297                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5298                  */
5299                 if (group == last_group)
5300                         end = last_cluster;
5301
5302                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5303                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5304                                                 end, minlen);
5305                         if (cnt < 0) {
5306                                 ret = cnt;
5307                                 break;
5308                         }
5309                         trimmed += cnt;
5310                 }
5311
5312                 /*
5313                  * For every group except the first one, we are sure
5314                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5315                  */
5316                 first_cluster = 0;
5317         }
5318
5319         if (!ret)
5320                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5321
5322 out:
5323         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5324         return ret;
5325 }
5326
5327 /* Iterate all the free extents in the group. */
5328 int
5329 ext4_mballoc_query_range(
5330         struct super_block              *sb,
5331         ext4_group_t                    group,
5332         ext4_grpblk_t                   start,
5333         ext4_grpblk_t                   end,
5334         ext4_mballoc_query_range_fn     formatter,
5335         void                            *priv)
5336 {
5337         void                            *bitmap;
5338         ext4_grpblk_t                   next;
5339         struct ext4_buddy               e4b;
5340         int                             error;
5341
5342         error = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5343         if (error)
5344                 return error;
5345         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5346
5347         ext4_lock_group(sb, group);
5348
5349         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5350                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5351         if (end >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
5352                 end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5353
5354         while (start <= end) {
5355                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, end + 1, start);
5356                 if (start > end)
5357                         break;
5358                 next = mb_find_next_bit(bitmap, end + 1, start);
5359
5360                 ext4_unlock_group(sb, group);
5361                 error = formatter(sb, group, start, next - start, priv);
5362                 if (error)
5363                         goto out_unload;
5364                 ext4_lock_group(sb, group);
5365
5366                 start = next + 1;
5367         }
5368
5369         ext4_unlock_group(sb, group);
5370 out_unload:
5371         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5372
5373         return error;
5374 }