fs/f2fs/segment.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 /*
   3  * fs/f2fs/segment.h
   4  *
   5  * Copyright (c) 2012 Samsung Electronics Co., Ltd.
   6  *             http://www.samsung.com/
   7  */
   8 #include <linux/blkdev.h>
   9 #include <linux/backing-dev.h>
  10
  11 /* constant macro */
  12 #define NULL_SEGNO                      ((unsigned int)(~0))
  13 #define NULL_SECNO                      ((unsigned int)(~0))
  14
  15 #define DEF_RECLAIM_PREFREE_SEGMENTS    5       /* 5% over total segments */
  16 #define DEF_MAX_RECLAIM_PREFREE_SEGMENTS        4096    /* 8GB in maximum */
  17
  18 #define F2FS_MIN_SEGMENTS       9 /* SB + 2 (CP + SIT + NAT) + SSA + MAIN */
  19 #define F2FS_MIN_META_SEGMENTS  8 /* SB + 2 (CP + SIT + NAT) + SSA */
  20
  21 /* L: Logical segment # in volume, R: Relative segment # in main area */
  22 #define GET_L2R_SEGNO(free_i, segno)    ((segno) - (free_i)->start_segno)
  23 #define GET_R2L_SEGNO(free_i, segno)    ((segno) + (free_i)->start_segno)
  24
  25 #define IS_DATASEG(t)   ((t) <= CURSEG_COLD_DATA)
  26 #define IS_NODESEG(t)   ((t) >= CURSEG_HOT_NODE && (t) <= CURSEG_COLD_NODE)
  27
  28 static inline void sanity_check_seg_type(struct f2fs_sb_info *sbi,
  29                                                 unsigned short seg_type)
  30 {
  31         f2fs_bug_on(sbi, seg_type >= NR_PERSISTENT_LOG);
  32 }
  33
  34 #define IS_HOT(t)       ((t) == CURSEG_HOT_NODE || (t) == CURSEG_HOT_DATA)
  35 #define IS_WARM(t)      ((t) == CURSEG_WARM_NODE || (t) == CURSEG_WARM_DATA)
  36 #define IS_COLD(t)      ((t) == CURSEG_COLD_NODE || (t) == CURSEG_COLD_DATA)
  37
  38 #define IS_CURSEG(sbi, seg)                                             \
  39         (((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_DATA)->segno) ||    \
  40          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_WARM_DATA)->segno) ||   \
  41          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_DATA)->segno) ||   \
  42          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_NODE)->segno) ||    \
  43          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_WARM_NODE)->segno) ||   \
  44          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_NODE)->segno) ||   \
  45          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_DATA_PINNED)->segno) ||    \
  46          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_ALL_DATA_ATGC)->segno))
  47
  48 #define IS_CURSEC(sbi, secno)                                           \
  49         (((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_DATA)->segno /            \
  50           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  51          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_WARM_DATA)->segno /           \
  52           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  53          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_DATA)->segno /           \
  54           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  55          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_NODE)->segno /            \
  56           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  57          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_WARM_NODE)->segno /           \
  58           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  59          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_NODE)->segno /           \
  60           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  61          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_DATA_PINNED)->segno /    \
  62           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  63          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_ALL_DATA_ATGC)->segno /       \
  64           (sbi)->segs_per_sec))
  65
  66 #define MAIN_BLKADDR(sbi)                                               \
  67         (SM_I(sbi) ? SM_I(sbi)->main_blkaddr :                          \
  68                 le32_to_cpu(F2FS_RAW_SUPER(sbi)->main_blkaddr))
  69 #define SEG0_BLKADDR(sbi)                                               \
  70         (SM_I(sbi) ? SM_I(sbi)->seg0_blkaddr :                          \
  71                 le32_to_cpu(F2FS_RAW_SUPER(sbi)->segment0_blkaddr))
  72
  73 #define MAIN_SEGS(sbi)  (SM_I(sbi)->main_segments)
  74 #define MAIN_SECS(sbi)  ((sbi)->total_sections)
  75
  76 #define TOTAL_SEGS(sbi)                                                 \
  77         (SM_I(sbi) ? SM_I(sbi)->segment_count :                                 \
  78                 le32_to_cpu(F2FS_RAW_SUPER(sbi)->segment_count))
  79 #define TOTAL_BLKS(sbi) (TOTAL_SEGS(sbi) << (sbi)->log_blocks_per_seg)
  80
  81 #define MAX_BLKADDR(sbi)        (SEG0_BLKADDR(sbi) + TOTAL_BLKS(sbi))
  82 #define SEGMENT_SIZE(sbi)       (1ULL << ((sbi)->log_blocksize +        \
  83                                         (sbi)->log_blocks_per_seg))
  84
  85 #define START_BLOCK(sbi, segno) (SEG0_BLKADDR(sbi) +                    \
  86          (GET_R2L_SEGNO(FREE_I(sbi), segno) << (sbi)->log_blocks_per_seg))
  87
  88 #define NEXT_FREE_BLKADDR(sbi, curseg)                                  \
  89         (START_BLOCK(sbi, (curseg)->segno) + (curseg)->next_blkoff)
  90
  91 #define GET_SEGOFF_FROM_SEG0(sbi, blk_addr)     ((blk_addr) - SEG0_BLKADDR(sbi))
  92 #define GET_SEGNO_FROM_SEG0(sbi, blk_addr)                              \
  93         (GET_SEGOFF_FROM_SEG0(sbi, blk_addr) >> (sbi)->log_blocks_per_seg)
  94 #define GET_BLKOFF_FROM_SEG0(sbi, blk_addr)                             \
  95         (GET_SEGOFF_FROM_SEG0(sbi, blk_addr) & ((sbi)->blocks_per_seg - 1))
  96
  97 #define GET_SEGNO(sbi, blk_addr)                                        \
  98         ((!__is_valid_data_blkaddr(blk_addr)) ?                 \
  99         NULL_SEGNO : GET_L2R_SEGNO(FREE_I(sbi),                 \
 100                 GET_SEGNO_FROM_SEG0(sbi, blk_addr)))
 101 #define BLKS_PER_SEC(sbi)                                       \
 102         ((sbi)->segs_per_sec * (sbi)->blocks_per_seg)
 103 #define GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno)                            \
 104         (((segno) == -1) ? -1: (segno) / (sbi)->segs_per_sec)
 105 #define GET_SEG_FROM_SEC(sbi, secno)                            \
 106         ((secno) * (sbi)->segs_per_sec)
 107 #define GET_ZONE_FROM_SEC(sbi, secno)                           \
 108         (((secno) == -1) ? -1: (secno) / (sbi)->secs_per_zone)
 109 #define GET_ZONE_FROM_SEG(sbi, segno)                           \
 110         GET_ZONE_FROM_SEC(sbi, GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno))
 111
 112 #define GET_SUM_BLOCK(sbi, segno)                               \
 113         ((sbi)->sm_info->ssa_blkaddr + (segno))
 114
 115 #define GET_SUM_TYPE(footer) ((footer)->entry_type)
 116 #define SET_SUM_TYPE(footer, type) ((footer)->entry_type = (type))
 117
 118 #define SIT_ENTRY_OFFSET(sit_i, segno)                                  \
 119         ((segno) % (sit_i)->sents_per_block)
 120 #define SIT_BLOCK_OFFSET(segno)                                 \
 121         ((segno) / SIT_ENTRY_PER_BLOCK)
 122 #define START_SEGNO(segno)              \
 123         (SIT_BLOCK_OFFSET(segno) * SIT_ENTRY_PER_BLOCK)
 124 #define SIT_BLK_CNT(sbi)                        \
 125         DIV_ROUND_UP(MAIN_SEGS(sbi), SIT_ENTRY_PER_BLOCK)
 126 #define f2fs_bitmap_size(nr)                    \
 127         (BITS_TO_LONGS(nr) * sizeof(unsigned long))
 128
 129 #define SECTOR_FROM_BLOCK(blk_addr)                                     \
 130         (((sector_t)blk_addr) << F2FS_LOG_SECTORS_PER_BLOCK)
 131 #define SECTOR_TO_BLOCK(sectors)                                        \
 132         ((sectors) >> F2FS_LOG_SECTORS_PER_BLOCK)
 133
 134 /*
 135  * indicate a block allocation direction: RIGHT and LEFT.
 136  * RIGHT means allocating new sections towards the end of volume.
 137  * LEFT means the opposite direction.
 138  */
 139 enum {
 140         ALLOC_RIGHT = 0,
 141         ALLOC_LEFT
 142 };
 143
 144 /*
 145  * In the victim_sel_policy->alloc_mode, there are two block allocation modes.
 146  * LFS writes data sequentially with cleaning operations.
 147  * SSR (Slack Space Recycle) reuses obsolete space without cleaning operations.
 148  * AT_SSR (Age Threshold based Slack Space Recycle) merges fragments into
 149  * fragmented segment which has similar aging degree.
 150  */
 151 enum {
 152         LFS = 0,
 153         SSR,
 154         AT_SSR,
 155 };
 156
 157 /*
 158  * In the victim_sel_policy->gc_mode, there are two gc, aka cleaning, modes.
 159  * GC_CB is based on cost-benefit algorithm.
 160  * GC_GREEDY is based on greedy algorithm.
 161  * GC_AT is based on age-threshold algorithm.
 162  */
 163 enum {
 164         GC_CB = 0,
 165         GC_GREEDY,
 166         GC_AT,
 167         ALLOC_NEXT,
 168         FLUSH_DEVICE,
 169         MAX_GC_POLICY,
 170 };
 171
 172 /*
 173  * BG_GC means the background cleaning job.
 174  * FG_GC means the on-demand cleaning job.
 175  */
 176 enum {
 177         BG_GC = 0,
 178         FG_GC,
 179 };
 180
 181 /* for a function parameter to select a victim segment */
 182 struct victim_sel_policy {
 183         int alloc_mode;                 /* LFS or SSR */
 184         int gc_mode;                    /* GC_CB or GC_GREEDY */
 185         unsigned long *dirty_bitmap;    /* dirty segment/section bitmap */
 186         unsigned int max_search;        /*
 187                                          * maximum # of segments/sections
 188                                          * to search
 189                                          */
 190         unsigned int offset;            /* last scanned bitmap offset */
 191         unsigned int ofs_unit;          /* bitmap search unit */
 192         unsigned int min_cost;          /* minimum cost */
 193         unsigned long long oldest_age;  /* oldest age of segments having the same min cost */
 194         unsigned int min_segno;         /* segment # having min. cost */
 195         unsigned long long age;         /* mtime of GCed section*/
 196         unsigned long long age_threshold;/* age threshold */
 197 };
 198
 199 struct seg_entry {
 200         unsigned int type:6;            /* segment type like CURSEG_XXX_TYPE */
 201         unsigned int valid_blocks:10;   /* # of valid blocks */
 202         unsigned int ckpt_valid_blocks:10;      /* # of valid blocks last cp */
 203         unsigned int padding:6;         /* padding */
 204         unsigned char *cur_valid_map;   /* validity bitmap of blocks */
 205 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 206         unsigned char *cur_valid_map_mir;       /* mirror of current valid bitmap */
 207 #endif
 208         /*
 209          * # of valid blocks and the validity bitmap stored in the last
 210          * checkpoint pack. This information is used by the SSR mode.
 211          */
 212         unsigned char *ckpt_valid_map;  /* validity bitmap of blocks last cp */
 213         unsigned char *discard_map;
 214         unsigned long long mtime;       /* modification time of the segment */
 215 };
 216
 217 struct sec_entry {
 218         unsigned int valid_blocks;      /* # of valid blocks in a section */
 219 };
 220
 221 struct segment_allocation {
 222         void (*allocate_segment)(struct f2fs_sb_info *, int, bool);
 223 };
 224
 225 #define MAX_SKIP_GC_COUNT                       16
 226
 227 struct inmem_pages {
 228         struct list_head list;
 229         struct page *page;
 230         block_t old_addr;               /* for revoking when fail to commit */
 231 };
 232
 233 struct sit_info {
 234         const struct segment_allocation *s_ops;
 235
 236         block_t sit_base_addr;          /* start block address of SIT area */
 237         block_t sit_blocks;             /* # of blocks used by SIT area */
 238         block_t written_valid_blocks;   /* # of valid blocks in main area */
 239         char *bitmap;                   /* all bitmaps pointer */
 240         char *sit_bitmap;               /* SIT bitmap pointer */
 241 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 242         char *sit_bitmap_mir;           /* SIT bitmap mirror */
 243
 244         /* bitmap of segments to be ignored by GC in case of errors */
 245         unsigned long *invalid_segmap;
 246 #endif
 247         unsigned int bitmap_size;       /* SIT bitmap size */
 248
 249         unsigned long *tmp_map;                 /* bitmap for temporal use */
 250         unsigned long *dirty_sentries_bitmap;   /* bitmap for dirty sentries */
 251         unsigned int dirty_sentries;            /* # of dirty sentries */
 252         unsigned int sents_per_block;           /* # of SIT entries per block */
 253         struct rw_semaphore sentry_lock;        /* to protect SIT cache */
 254         struct seg_entry *sentries;             /* SIT segment-level cache */
 255         struct sec_entry *sec_entries;          /* SIT section-level cache */
 256
 257         /* for cost-benefit algorithm in cleaning procedure */
 258         unsigned long long elapsed_time;        /* elapsed time after mount */
 259         unsigned long long mounted_time;        /* mount time */
 260         unsigned long long min_mtime;           /* min. modification time */
 261         unsigned long long max_mtime;           /* max. modification time */
 262         unsigned long long dirty_min_mtime;     /* rerange candidates in GC_AT */
 263         unsigned long long dirty_max_mtime;     /* rerange candidates in GC_AT */
 264
 265         unsigned int last_victim[MAX_GC_POLICY]; /* last victim segment # */
 266 };
 267
 268 struct free_segmap_info {
 269         unsigned int start_segno;       /* start segment number logically */
 270         unsigned int free_segments;     /* # of free segments */
 271         unsigned int free_sections;     /* # of free sections */
 272         spinlock_t segmap_lock;         /* free segmap lock */
 273         unsigned long *free_segmap;     /* free segment bitmap */
 274         unsigned long *free_secmap;     /* free section bitmap */
 275 };
 276
 277 /* Notice: The order of dirty type is same with CURSEG_XXX in f2fs.h */
 278 enum dirty_type {
 279         DIRTY_HOT_DATA,         /* dirty segments assigned as hot data logs */
 280         DIRTY_WARM_DATA,        /* dirty segments assigned as warm data logs */
 281         DIRTY_COLD_DATA,        /* dirty segments assigned as cold data logs */
 282         DIRTY_HOT_NODE,         /* dirty segments assigned as hot node logs */
 283         DIRTY_WARM_NODE,        /* dirty segments assigned as warm node logs */
 284         DIRTY_COLD_NODE,        /* dirty segments assigned as cold node logs */
 285         DIRTY,                  /* to count # of dirty segments */
 286         PRE,                    /* to count # of entirely obsolete segments */
 287         NR_DIRTY_TYPE
 288 };
 289
 290 struct dirty_seglist_info {
 291         const struct victim_selection *v_ops;   /* victim selction operation */
 292         unsigned long *dirty_segmap[NR_DIRTY_TYPE];
 293         unsigned long *dirty_secmap;
 294         struct mutex seglist_lock;              /* lock for segment bitmaps */
 295         int nr_dirty[NR_DIRTY_TYPE];            /* # of dirty segments */
 296         unsigned long *victim_secmap;           /* background GC victims */
 297 };
 298
 299 /* victim selection function for cleaning and SSR */
 300 struct victim_selection {
 301         int (*get_victim)(struct f2fs_sb_info *, unsigned int *,
 302                                         int, int, char, unsigned long long);
 303 };
 304
 305 /* for active log information */
 306 struct curseg_info {
 307         struct mutex curseg_mutex;              /* lock for consistency */
 308         struct f2fs_summary_block *sum_blk;     /* cached summary block */
 309         struct rw_semaphore journal_rwsem;      /* protect journal area */
 310         struct f2fs_journal *journal;           /* cached journal info */
 311         unsigned char alloc_type;               /* current allocation type */
 312         unsigned short seg_type;                /* segment type like CURSEG_XXX_TYPE */
 313         unsigned int segno;                     /* current segment number */
 314         unsigned short next_blkoff;             /* next block offset to write */
 315         unsigned int zone;                      /* current zone number */
 316         unsigned int next_segno;                /* preallocated segment */
 317         bool inited;                            /* indicate inmem log is inited */
 318 };
 319
 320 struct sit_entry_set {
 321         struct list_head set_list;      /* link with all sit sets */
 322         unsigned int start_segno;       /* start segno of sits in set */
 323         unsigned int entry_cnt;         /* the # of sit entries in set */
 324 };
 325
 326 /*
 327  * inline functions
 328  */
 329 static inline struct curseg_info *CURSEG_I(struct f2fs_sb_info *sbi, int type)
 330 {
 331         return (struct curseg_info *)(SM_I(sbi)->curseg_array + type);
 332 }
 333
 334 static inline struct seg_entry *get_seg_entry(struct f2fs_sb_info *sbi,
 335                                                 unsigned int segno)
 336 {
 337         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 338         return &sit_i->sentries[segno];
 339 }
 340
 341 static inline struct sec_entry *get_sec_entry(struct f2fs_sb_info *sbi,
 342                                                 unsigned int segno)
 343 {
 344         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 345         return &sit_i->sec_entries[GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno)];
 346 }
 347
 348 static inline unsigned int get_valid_blocks(struct f2fs_sb_info *sbi,
 349                                 unsigned int segno, bool use_section)
 350 {
 351         /*
 352          * In order to get # of valid blocks in a section instantly from many
 353          * segments, f2fs manages two counting structures separately.
 354          */
 355         if (use_section && __is_large_section(sbi))
 356                 return get_sec_entry(sbi, segno)->valid_blocks;
 357         else
 358                 return get_seg_entry(sbi, segno)->valid_blocks;
 359 }
 360
 361 static inline unsigned int get_ckpt_valid_blocks(struct f2fs_sb_info *sbi,
 362                                 unsigned int segno, bool use_section)
 363 {
 364         if (use_section && __is_large_section(sbi)) {
 365                 unsigned int start_segno = START_SEGNO(segno);
 366                 unsigned int blocks = 0;
 367                 int i;
 368
 369                 for (i = 0; i < sbi->segs_per_sec; i++, start_segno++) {
 370                         struct seg_entry *se = get_seg_entry(sbi, start_segno);
 371
 372                         blocks += se->ckpt_valid_blocks;
 373                 }
 374                 return blocks;
 375         }
 376         return get_seg_entry(sbi, segno)->ckpt_valid_blocks;
 377 }
 378
 379 static inline void seg_info_from_raw_sit(struct seg_entry *se,
 380                                         struct f2fs_sit_entry *rs)
 381 {
 382         se->valid_blocks = GET_SIT_VBLOCKS(rs);
 383         se->ckpt_valid_blocks = GET_SIT_VBLOCKS(rs);
 384         memcpy(se->cur_valid_map, rs->valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 385         memcpy(se->ckpt_valid_map, rs->valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 386 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 387         memcpy(se->cur_valid_map_mir, rs->valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 388 #endif
 389         se->type = GET_SIT_TYPE(rs);
 390         se->mtime = le64_to_cpu(rs->mtime);
 391 }
 392
 393 static inline void __seg_info_to_raw_sit(struct seg_entry *se,
 394                                         struct f2fs_sit_entry *rs)
 395 {
 396         unsigned short raw_vblocks = (se->type << SIT_VBLOCKS_SHIFT) |
 397                                         se->valid_blocks;
 398         rs->vblocks = cpu_to_le16(raw_vblocks);
 399         memcpy(rs->valid_map, se->cur_valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 400         rs->mtime = cpu_to_le64(se->mtime);
 401 }
 402
 403 static inline void seg_info_to_sit_page(struct f2fs_sb_info *sbi,
 404                                 struct page *page, unsigned int start)
 405 {
 406         struct f2fs_sit_block *raw_sit;
 407         struct seg_entry *se;
 408         struct f2fs_sit_entry *rs;
 409         unsigned int end = min(start + SIT_ENTRY_PER_BLOCK,
 410                                         (unsigned long)MAIN_SEGS(sbi));
 411         int i;
 412
 413         raw_sit = (struct f2fs_sit_block *)page_address(page);
 414         memset(raw_sit, 0, PAGE_SIZE);
 415         for (i = 0; i < end - start; i++) {
 416                 rs = &raw_sit->entries[i];
 417                 se = get_seg_entry(sbi, start + i);
 418                 __seg_info_to_raw_sit(se, rs);
 419         }
 420 }
 421
 422 static inline void seg_info_to_raw_sit(struct seg_entry *se,
 423                                         struct f2fs_sit_entry *rs)
 424 {
 425         __seg_info_to_raw_sit(se, rs);
 426
 427         memcpy(se->ckpt_valid_map, rs->valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 428         se->ckpt_valid_blocks = se->valid_blocks;
 429 }
 430
 431 static inline unsigned int find_next_inuse(struct free_segmap_info *free_i,
 432                 unsigned int max, unsigned int segno)
 433 {
 434         unsigned int ret;
 435         spin_lock(&free_i->segmap_lock);
 436         ret = find_next_bit(free_i->free_segmap, max, segno);
 437         spin_unlock(&free_i->segmap_lock);
 438         return ret;
 439 }
 440
 441 static inline void __set_free(struct f2fs_sb_info *sbi, unsigned int segno)
 442 {
 443         struct free_segmap_info *free_i = FREE_I(sbi);
 444         unsigned int secno = GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno);
 445         unsigned int start_segno = GET_SEG_FROM_SEC(sbi, secno);
 446         unsigned int next;
 447         unsigned int usable_segs = f2fs_usable_segs_in_sec(sbi, segno);
 448
 449         spin_lock(&free_i->segmap_lock);
 450         clear_bit(segno, free_i->free_segmap);
 451         free_i->free_segments++;
 452
 453         next = find_next_bit(free_i->free_segmap,
 454                         start_segno + sbi->segs_per_sec, start_segno);
 455         if (next >= start_segno + usable_segs) {
 456                 clear_bit(secno, free_i->free_secmap);
 457                 free_i->free_sections++;
 458         }
 459         spin_unlock(&free_i->segmap_lock);
 460 }
 461
 462 static inline void __set_inuse(struct f2fs_sb_info *sbi,
 463                 unsigned int segno)
 464 {
 465         struct free_segmap_info *free_i = FREE_I(sbi);
 466         unsigned int secno = GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno);
 467
 468         set_bit(segno, free_i->free_segmap);
 469         free_i->free_segments--;
 470         if (!test_and_set_bit(secno, free_i->free_secmap))
 471                 free_i->free_sections--;
 472 }
 473
 474 static inline void __set_test_and_free(struct f2fs_sb_info *sbi,
 475                 unsigned int segno, bool inmem)
 476 {
 477         struct free_segmap_info *free_i = FREE_I(sbi);
 478         unsigned int secno = GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno);
 479         unsigned int start_segno = GET_SEG_FROM_SEC(sbi, secno);
 480         unsigned int next;
 481         unsigned int usable_segs = f2fs_usable_segs_in_sec(sbi, segno);
 482
 483         spin_lock(&free_i->segmap_lock);
 484         if (test_and_clear_bit(segno, free_i->free_segmap)) {
 485                 free_i->free_segments++;
 486
 487                 if (!inmem && IS_CURSEC(sbi, secno))
 488                         goto skip_free;
 489                 next = find_next_bit(free_i->free_segmap,
 490                                 start_segno + sbi->segs_per_sec, start_segno);
 491                 if (next >= start_segno + usable_segs) {
 492                         if (test_and_clear_bit(secno, free_i->free_secmap))
 493                                 free_i->free_sections++;
 494                 }
 495         }
 496 skip_free:
 497         spin_unlock(&free_i->segmap_lock);
 498 }
 499
 500 static inline void __set_test_and_inuse(struct f2fs_sb_info *sbi,
 501                 unsigned int segno)
 502 {
 503         struct free_segmap_info *free_i = FREE_I(sbi);
 504         unsigned int secno = GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno);
 505
 506         spin_lock(&free_i->segmap_lock);
 507         if (!test_and_set_bit(segno, free_i->free_segmap)) {
 508                 free_i->free_segments--;
 509                 if (!test_and_set_bit(secno, free_i->free_secmap))
 510                         free_i->free_sections--;
 511         }
 512         spin_unlock(&free_i->segmap_lock);
 513 }
 514
 515 static inline void get_sit_bitmap(struct f2fs_sb_info *sbi,
 516                 void *dst_addr)
 517 {
 518         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 519
 520 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 521         if (memcmp(sit_i->sit_bitmap, sit_i->sit_bitmap_mir,
 522                                                 sit_i->bitmap_size))
 523                 f2fs_bug_on(sbi, 1);
 524 #endif
 525         memcpy(dst_addr, sit_i->sit_bitmap, sit_i->bitmap_size);
 526 }
 527
 528 static inline block_t written_block_count(struct f2fs_sb_info *sbi)
 529 {
 530         return SIT_I(sbi)->written_valid_blocks;
 531 }
 532
 533 static inline unsigned int free_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 534 {
 535         return FREE_I(sbi)->free_segments;
 536 }
 537
 538 static inline unsigned int reserved_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 539 {
 540         return SM_I(sbi)->reserved_segments;
 541 }
 542
 543 static inline unsigned int free_sections(struct f2fs_sb_info *sbi)
 544 {
 545         return FREE_I(sbi)->free_sections;
 546 }
 547
 548 static inline unsigned int prefree_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 549 {
 550         return DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[PRE];
 551 }
 552
 553 static inline unsigned int dirty_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 554 {
 555         return DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_HOT_DATA] +
 556                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_WARM_DATA] +
 557                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_COLD_DATA] +
 558                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_HOT_NODE] +
 559                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_WARM_NODE] +
 560                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_COLD_NODE];
 561 }
 562
 563 static inline int overprovision_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 564 {
 565         return SM_I(sbi)->ovp_segments;
 566 }
 567
 568 static inline int reserved_sections(struct f2fs_sb_info *sbi)
 569 {
 570         return GET_SEC_FROM_SEG(sbi, reserved_segments(sbi));
 571 }
 572
 573 static inline bool has_curseg_enough_space(struct f2fs_sb_info *sbi)
 574 {
 575         unsigned int node_blocks = get_pages(sbi, F2FS_DIRTY_NODES) +
 576                                         get_pages(sbi, F2FS_DIRTY_DENTS);
 577         unsigned int dent_blocks = get_pages(sbi, F2FS_DIRTY_DENTS);
 578         unsigned int segno, left_blocks;
 579         int i;
 580
 581         /* check current node segment */
 582         for (i = CURSEG_HOT_NODE; i <= CURSEG_COLD_NODE; i++) {
 583                 segno = CURSEG_I(sbi, i)->segno;
 584                 left_blocks = f2fs_usable_blks_in_seg(sbi, segno) -
 585                                 get_seg_entry(sbi, segno)->ckpt_valid_blocks;
 586
 587                 if (node_blocks > left_blocks)
 588                         return false;
 589         }
 590
 591         /* check current data segment */
 592         segno = CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_DATA)->segno;
 593         left_blocks = f2fs_usable_blks_in_seg(sbi, segno) -
 594                         get_seg_entry(sbi, segno)->ckpt_valid_blocks;
 595         if (dent_blocks > left_blocks)
 596                 return false;
 597         return true;
 598 }
 599
 600 static inline bool has_not_enough_free_secs(struct f2fs_sb_info *sbi,
 601                                         int freed, int needed)
 602 {
 603         int node_secs = get_blocktype_secs(sbi, F2FS_DIRTY_NODES);
 604         int dent_secs = get_blocktype_secs(sbi, F2FS_DIRTY_DENTS);
 605         int imeta_secs = get_blocktype_secs(sbi, F2FS_DIRTY_IMETA);
 606
 607         if (unlikely(is_sbi_flag_set(sbi, SBI_POR_DOING)))
 608                 return false;
 609
 610         if (free_sections(sbi) + freed == reserved_sections(sbi) + needed &&
 611                         has_curseg_enough_space(sbi))
 612                 return false;
 613         return (free_sections(sbi) + freed) <=
 614                 (node_secs + 2 * dent_secs + imeta_secs +
 615                 reserved_sections(sbi) + needed);
 616 }
 617
 618 static inline bool f2fs_is_checkpoint_ready(struct f2fs_sb_info *sbi)
 619 {
 620         if (likely(!is_sbi_flag_set(sbi, SBI_CP_DISABLED)))
 621                 return true;
 622         if (likely(!has_not_enough_free_secs(sbi, 0, 0)))
 623                 return true;
 624         return false;
 625 }
 626
 627 static inline bool excess_prefree_segs(struct f2fs_sb_info *sbi)
 628 {
 629         return prefree_segments(sbi) > SM_I(sbi)->rec_prefree_segments;
 630 }
 631
 632 static inline int utilization(struct f2fs_sb_info *sbi)
 633 {
 634         return div_u64((u64)valid_user_blocks(sbi) * 100,
 635                                         sbi->user_block_count);
 636 }
 637
 638 /*
 639  * Sometimes f2fs may be better to drop out-of-place update policy.
 640  * And, users can control the policy through sysfs entries.
 641  * There are five policies with triggering conditions as follows.
 642  * F2FS_IPU_FORCE - all the time,
 643  * F2FS_IPU_SSR - if SSR mode is activated,
 644  * F2FS_IPU_UTIL - if FS utilization is over threashold,
 645  * F2FS_IPU_SSR_UTIL - if SSR mode is activated and FS utilization is over
 646  *                     threashold,
 647  * F2FS_IPU_FSYNC - activated in fsync path only for high performance flash
 648  *                     storages. IPU will be triggered only if the # of dirty
 649  *                     pages over min_fsync_blocks. (=default option)
 650  * F2FS_IPU_ASYNC - do IPU given by asynchronous write requests.
 651  * F2FS_IPU_NOCACHE - disable IPU bio cache.
 652  * F2FS_IPUT_DISABLE - disable IPU. (=default option in LFS mode)
 653  */
 654 #define DEF_MIN_IPU_UTIL        70
 655 #define DEF_MIN_FSYNC_BLOCKS    8
 656 #define DEF_MIN_HOT_BLOCKS      16
 657
 658 #define SMALL_VOLUME_SEGMENTS   (16 * 512)      /* 16GB */
 659
 660 enum {
 661         F2FS_IPU_FORCE,
 662         F2FS_IPU_SSR,
 663         F2FS_IPU_UTIL,
 664         F2FS_IPU_SSR_UTIL,
 665         F2FS_IPU_FSYNC,
 666         F2FS_IPU_ASYNC,
 667         F2FS_IPU_NOCACHE,
 668 };
 669
 670 static inline unsigned int curseg_segno(struct f2fs_sb_info *sbi,
 671                 int type)
 672 {
 673         struct curseg_info *curseg = CURSEG_I(sbi, type);
 674         return curseg->segno;
 675 }
 676
 677 static inline unsigned char curseg_alloc_type(struct f2fs_sb_info *sbi,
 678                 int type)
 679 {
 680         struct curseg_info *curseg = CURSEG_I(sbi, type);
 681         return curseg->alloc_type;
 682 }
 683
 684 static inline unsigned short curseg_blkoff(struct f2fs_sb_info *sbi, int type)
 685 {
 686         struct curseg_info *curseg = CURSEG_I(sbi, type);
 687         return curseg->next_blkoff;
 688 }
 689
 690 static inline void check_seg_range(struct f2fs_sb_info *sbi, unsigned int segno)
 691 {
 692         f2fs_bug_on(sbi, segno > TOTAL_SEGS(sbi) - 1);
 693 }
 694
 695 static inline void verify_fio_blkaddr(struct f2fs_io_info *fio)
 696 {
 697         struct f2fs_sb_info *sbi = fio->sbi;
 698
 699         if (__is_valid_data_blkaddr(fio->old_blkaddr))
 700                 verify_blkaddr(sbi, fio->old_blkaddr, __is_meta_io(fio) ?
 701                                         META_GENERIC : DATA_GENERIC);
 702         verify_blkaddr(sbi, fio->new_blkaddr, __is_meta_io(fio) ?
 703                                         META_GENERIC : DATA_GENERIC_ENHANCE);
 704 }
 705
 706 /*
 707  * Summary block is always treated as an invalid block
 708  */
 709 static inline int check_block_count(struct f2fs_sb_info *sbi,
 710                 int segno, struct f2fs_sit_entry *raw_sit)
 711 {
 712         bool is_valid  = test_bit_le(0, raw_sit->valid_map) ? true : false;
 713         int valid_blocks = 0;
 714         int cur_pos = 0, next_pos;
 715         unsigned int usable_blks_per_seg = f2fs_usable_blks_in_seg(sbi, segno);
 716
 717         /* check bitmap with valid block count */
 718         do {
 719                 if (is_valid) {
 720                         next_pos = find_next_zero_bit_le(&raw_sit->valid_map,
 721                                         usable_blks_per_seg,
 722                                         cur_pos);
 723                         valid_blocks += next_pos - cur_pos;
 724                 } else
 725                         next_pos = find_next_bit_le(&raw_sit->valid_map,
 726                                         usable_blks_per_seg,
 727                                         cur_pos);
 728                 cur_pos = next_pos;
 729                 is_valid = !is_valid;
 730         } while (cur_pos < usable_blks_per_seg);
 731
 732         if (unlikely(GET_SIT_VBLOCKS(raw_sit) != valid_blocks)) {
 733                 f2fs_err(sbi, "Mismatch valid blocks %d vs. %d",
 734                          GET_SIT_VBLOCKS(raw_sit), valid_blocks);
 735                 set_sbi_flag(sbi, SBI_NEED_FSCK);
 736                 return -EFSCORRUPTED;
 737         }
 738
 739         if (usable_blks_per_seg < sbi->blocks_per_seg)
 740                 f2fs_bug_on(sbi, find_next_bit_le(&raw_sit->valid_map,
 741                                 sbi->blocks_per_seg,
 742                                 usable_blks_per_seg) != sbi->blocks_per_seg);
 743
 744         /* check segment usage, and check boundary of a given segment number */
 745         if (unlikely(GET_SIT_VBLOCKS(raw_sit) > usable_blks_per_seg
 746                                         || segno > TOTAL_SEGS(sbi) - 1)) {
 747                 f2fs_err(sbi, "Wrong valid blocks %d or segno %u",
 748                          GET_SIT_VBLOCKS(raw_sit), segno);
 749                 set_sbi_flag(sbi, SBI_NEED_FSCK);
 750                 return -EFSCORRUPTED;
 751         }
 752         return 0;
 753 }
 754
 755 static inline pgoff_t current_sit_addr(struct f2fs_sb_info *sbi,
 756                                                 unsigned int start)
 757 {
 758         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 759         unsigned int offset = SIT_BLOCK_OFFSET(start);
 760         block_t blk_addr = sit_i->sit_base_addr + offset;
 761
 762         check_seg_range(sbi, start);
 763
 764 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 765         if (f2fs_test_bit(offset, sit_i->sit_bitmap) !=
 766                         f2fs_test_bit(offset, sit_i->sit_bitmap_mir))
 767                 f2fs_bug_on(sbi, 1);
 768 #endif
 769
 770         /* calculate sit block address */
 771         if (f2fs_test_bit(offset, sit_i->sit_bitmap))
 772                 blk_addr += sit_i->sit_blocks;
 773
 774         return blk_addr;
 775 }
 776
 777 static inline pgoff_t next_sit_addr(struct f2fs_sb_info *sbi,
 778                                                 pgoff_t block_addr)
 779 {
 780         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 781         block_addr -= sit_i->sit_base_addr;
 782         if (block_addr < sit_i->sit_blocks)
 783                 block_addr += sit_i->sit_blocks;
 784         else
 785                 block_addr -= sit_i->sit_blocks;
 786
 787         return block_addr + sit_i->sit_base_addr;
 788 }
 789
 790 static inline void set_to_next_sit(struct sit_info *sit_i, unsigned int start)
 791 {
 792         unsigned int block_off = SIT_BLOCK_OFFSET(start);
 793
 794         f2fs_change_bit(block_off, sit_i->sit_bitmap);
 795 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 796         f2fs_change_bit(block_off, sit_i->sit_bitmap_mir);
 797 #endif
 798 }
 799
 800 static inline unsigned long long get_mtime(struct f2fs_sb_info *sbi,
 801                                                 bool base_time)
 802 {
 803         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 804         time64_t diff, now = ktime_get_boottime_seconds();
 805
 806         if (now >= sit_i->mounted_time)
 807                 return sit_i->elapsed_time + now - sit_i->mounted_time;
 808
 809         /* system time is set to the past */
 810         if (!base_time) {
 811                 diff = sit_i->mounted_time - now;
 812                 if (sit_i->elapsed_time >= diff)
 813                         return sit_i->elapsed_time - diff;
 814                 return 0;
 815         }
 816         return sit_i->elapsed_time;
 817 }
 818
 819 static inline void set_summary(struct f2fs_summary *sum, nid_t nid,
 820                         unsigned int ofs_in_node, unsigned char version)
 821 {
 822         sum->nid = cpu_to_le32(nid);
 823         sum->ofs_in_node = cpu_to_le16(ofs_in_node);
 824         sum->version = version;
 825 }
 826
 827 static inline block_t start_sum_block(struct f2fs_sb_info *sbi)
 828 {
 829         return __start_cp_addr(sbi) +
 830                 le32_to_cpu(F2FS_CKPT(sbi)->cp_pack_start_sum);
 831 }
 832
 833 static inline block_t sum_blk_addr(struct f2fs_sb_info *sbi, int base, int type)
 834 {
 835         return __start_cp_addr(sbi) +
 836                 le32_to_cpu(F2FS_CKPT(sbi)->cp_pack_total_block_count)
 837                                 - (base + 1) + type;
 838 }
 839
 840 static inline bool sec_usage_check(struct f2fs_sb_info *sbi, unsigned int secno)
 841 {
 842         if (IS_CURSEC(sbi, secno) || (sbi->cur_victim_sec == secno))
 843                 return true;
 844         return false;
 845 }
 846
 847 /*
 848  * It is very important to gather dirty pages and write at once, so that we can
 849  * submit a big bio without interfering other data writes.
 850  * By default, 512 pages for directory data,
 851  * 512 pages (2MB) * 8 for nodes, and
 852  * 256 pages * 8 for meta are set.
 853  */
 854 static inline int nr_pages_to_skip(struct f2fs_sb_info *sbi, int type)
 855 {
 856         if (sbi->sb->s_bdi->wb.dirty_exceeded)
 857                 return 0;
 858
 859         if (type == DATA)
 860                 return sbi->blocks_per_seg;
 861         else if (type == NODE)
 862                 return 8 * sbi->blocks_per_seg;
 863         else if (type == META)
 864                 return 8 * BIO_MAX_VECS;
 865         else
 866                 return 0;
 867 }
 868
 869 /*
 870  * When writing pages, it'd better align nr_to_write for segment size.
 871  */
 872 static inline long nr_pages_to_write(struct f2fs_sb_info *sbi, int type,
 873                                         struct writeback_control *wbc)
 874 {
 875         long nr_to_write, desired;
 876
 877         if (wbc->sync_mode != WB_SYNC_NONE)
 878                 return 0;
 879
 880         nr_to_write = wbc->nr_to_write;
 881         desired = BIO_MAX_VECS;
 882         if (type == NODE)
 883                 desired <<= 1;
 884
 885         wbc->nr_to_write = desired;
 886         return desired - nr_to_write;
 887 }
 888
 889 static inline void wake_up_discard_thread(struct f2fs_sb_info *sbi, bool force)
 890 {
 891         struct discard_cmd_control *dcc = SM_I(sbi)->dcc_info;
 892         bool wakeup = false;
 893         int i;
 894
 895         if (force)
 896                 goto wake_up;
 897
 898         mutex_lock(&dcc->cmd_lock);
 899         for (i = MAX_PLIST_NUM - 1; i >= 0; i--) {
 900                 if (i + 1 < dcc->discard_granularity)
 901                         break;
 902                 if (!list_empty(&dcc->pend_list[i])) {
 903                         wakeup = true;
 904                         break;
 905                 }
 906         }
 907         mutex_unlock(&dcc->cmd_lock);
 908         if (!wakeup || !is_idle(sbi, DISCARD_TIME))
 909                 return;
 910 wake_up:
 911         dcc->discard_wake = 1;
 912         wake_up_interruptible_all(&dcc->discard_wait_queue);
 913 }