Merge tag 'io_uring-5.14-2021-08-13' of git://git.kernel.dk/linux-block
[linux-2.6-microblaze.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
4  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
5  */
6
7
8 /*
9  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
10  */
11
12 #include "ext4_jbd2.h"
13 #include "mballoc.h"
14 #include <linux/log2.h>
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/nospec.h>
18 #include <linux/backing-dev.h>
19 #include <trace/events/ext4.h>
20
21 /*
22  * MUSTDO:
23  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
24  *   - search for metadata in few groups
25  *
26  * TODO v4:
27  *   - normalization should take into account whether file is still open
28  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
29  *   - don't normalize tails
30  *   - quota
31  *   - reservation for superuser
32  *
33  * TODO v3:
34  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
35  *   - track min/max extents in each group for better group selection
36  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
37  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
38  *   - error handling
39  */
40
41 /*
42  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
43  * near to the goal(block) value specified.
44  *
45  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
46  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
47  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
48  * would have after allocation, or the current file size, which ever
49  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
50  * select to use the group preallocation. The default value of
51  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
52  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
53  * terms of number of blocks.
54  *
55  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
56  * ensure that we have small files closer together on the disk.
57  *
58  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
59  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
60  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
61  * represented as:
62  *
63  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
64  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
65  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
66  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
67  *
68  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
69  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
70  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
71  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
72  *
73  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
74  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
75  * pa_free.
76  *
77  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
78  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
79  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
80  *
81  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
82  *
83  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
84  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
85  *
86  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
87  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
88  *
89  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
90  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
91  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
92  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
93  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
94  * we can access them through the page cache. The information regarding
95  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
96  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
97  * inode as:
98  *
99  *  {                        page                        }
100  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
101  *
102  *
103  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
104  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_SIZE /
105  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
106  * which is blocks_per_page/2
107  *
108  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
109  * away when the filesystem is unmounted.
110  *
111  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
112  * to locate that many free blocks we return with additional information
113  * regarding rest of the contiguous physical block available
114  *
115  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
116  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
117  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
118  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
119  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
120  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
121  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
122  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
123  * 512 blocks. This can be tuned via
124  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
125  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
126  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
127  * smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
128  * greater than the default mb_group_prealloc.
129  *
130  * If "mb_optimize_scan" mount option is set, we maintain in memory group info
131  * structures in two data structures:
132  *
133  * 1) Array of largest free order lists (sbi->s_mb_largest_free_orders)
134  *
135  *    Locking: sbi->s_mb_largest_free_orders_locks(array of rw locks)
136  *
137  *    This is an array of lists where the index in the array represents the
138  *    largest free order in the buddy bitmap of the participating group infos of
139  *    that list. So, there are exactly MB_NUM_ORDERS(sb) (which means total
140  *    number of buddy bitmap orders possible) number of lists. Group-infos are
141  *    placed in appropriate lists.
142  *
143  * 2) Average fragment size rb tree (sbi->s_mb_avg_fragment_size_root)
144  *
145  *    Locking: sbi->s_mb_rb_lock (rwlock)
146  *
147  *    This is a red black tree consisting of group infos and the tree is sorted
148  *    by average fragment sizes (which is calculated as ext4_group_info->bb_free
149  *    / ext4_group_info->bb_fragments).
150  *
151  * When "mb_optimize_scan" mount option is set, mballoc consults the above data
152  * structures to decide the order in which groups are to be traversed for
153  * fulfilling an allocation request.
154  *
155  * At CR = 0, we look for groups which have the largest_free_order >= the order
156  * of the request. We directly look at the largest free order list in the data
157  * structure (1) above where largest_free_order = order of the request. If that
158  * list is empty, we look at remaining list in the increasing order of
159  * largest_free_order. This allows us to perform CR = 0 lookup in O(1) time.
160  *
161  * At CR = 1, we only consider groups where average fragment size > request
162  * size. So, we lookup a group which has average fragment size just above or
163  * equal to request size using our rb tree (data structure 2) in O(log N) time.
164  *
165  * If "mb_optimize_scan" mount option is not set, mballoc traverses groups in
166  * linear order which requires O(N) search time for each CR 0 and CR 1 phase.
167  *
168  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
169  *
170  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
171  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
172  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
173  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_linear_limit
174  *
175  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
176  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
177  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
178  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
179  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
180  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
181  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
182  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
183  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
184  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
185  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
186  * the group specified as the goal value in allocation context via
187  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
188  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
189  * checked.
190  *
191  * When "mb_optimize_scan" is turned on, as mentioned above, the groups may not
192  * get traversed linearly. That may result in subsequent allocations being not
193  * close to each other. And so, the underlying device may get filled up in a
194  * non-linear fashion. While that may not matter on non-rotational devices, for
195  * rotational devices that may result in higher seek times. "mb_linear_limit"
196  * tells mballoc how many groups mballoc should search linearly before
197  * performing consulting above data structures for more efficient lookups. For
198  * non rotational devices, this value defaults to 0 and for rotational devices
199  * this is set to MB_DEFAULT_LINEAR_LIMIT.
200  *
201  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
202  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
203  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
204  * subsequent request.
205  */
206
207 /*
208  * mballoc operates on the following data:
209  *  - on-disk bitmap
210  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
211  *  - preallocation descriptors (PAs)
212  *
213  * there are two types of preallocations:
214  *  - inode
215  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
216  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
217  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
218  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
219  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
220  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
221  *    also means that freeing any block within descriptor's range
222  *    must discard all preallocated blocks.
223  *  - locality group
224  *    assigned to specific locality group which does not translate to
225  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
226  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
227  *    it's consumed from the beginning to the end.
228  *
229  * relation between them can be expressed as:
230  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
231  *
232  * this mean blocks mballoc considers used are:
233  *  - allocated blocks (persistent)
234  *  - preallocated blocks (non-persistent)
235  *
236  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
237  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
238  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
239  *
240  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
241  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
242  *
243  * all operations can be expressed as:
244  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
245  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
246  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
247  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
248  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
249  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
250  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
251  *        is used in real operation because we can't know actual used
252  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
253  *
254  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
255  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
256  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
257  * the following knowledge:
258  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
259  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
260  *     nobody can re-allocate that block
261  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
262  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
263  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
264  *     block
265  *
266  * so, now we're building a concurrency table:
267  *  - init buddy vs.
268  *    - new PA
269  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
270  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
271  *    - use inode PA
272  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
273  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
274  *    - discard inode PA
275  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
276  *    - use locality group PA
277  *      again PA-=N must be serialized with init
278  *    - discard locality group PA
279  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
280  *  - new PA vs.
281  *    - use inode PA
282  *      i_data_sem serializes them
283  *    - discard inode PA
284  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
285  *    - use locality group PA
286  *      some mutex should serialize them
287  *    - discard locality group PA
288  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
289  *  - use inode PA
290  *    - use inode PA
291  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
292  *    - discard inode PA
293  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
294  *    - use locality group PA
295  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
296  *    - discard locality group PA
297  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
298  *
299  * now we're ready to make few consequences:
300  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
301  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
302  *  - PA changes only after on-disk bitmap
303  *  - discard must not compete with init. either init is done before
304  *    any discard or they're serialized somehow
305  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
306  *
307  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
308  * in this case, but we should care about concurrent init
309  *
310  */
311
312  /*
313  * Logic in few words:
314  *
315  *  - allocation:
316  *    load group
317  *    find blocks
318  *    mark bits in on-disk bitmap
319  *    release group
320  *
321  *  - use preallocation:
322  *    find proper PA (per-inode or group)
323  *    load group
324  *    mark bits in on-disk bitmap
325  *    release group
326  *    release PA
327  *
328  *  - free:
329  *    load group
330  *    mark bits in on-disk bitmap
331  *    release group
332  *
333  *  - discard preallocations in group:
334  *    mark PAs deleted
335  *    move them onto local list
336  *    load on-disk bitmap
337  *    load group
338  *    remove PA from object (inode or locality group)
339  *    mark free blocks in-core
340  *
341  *  - discard inode's preallocations:
342  */
343
344 /*
345  * Locking rules
346  *
347  * Locks:
348  *  - bitlock on a group        (group)
349  *  - object (inode/locality)   (object)
350  *  - per-pa lock               (pa)
351  *  - cr0 lists lock            (cr0)
352  *  - cr1 tree lock             (cr1)
353  *
354  * Paths:
355  *  - new pa
356  *    object
357  *    group
358  *
359  *  - find and use pa:
360  *    pa
361  *
362  *  - release consumed pa:
363  *    pa
364  *    group
365  *    object
366  *
367  *  - generate in-core bitmap:
368  *    group
369  *        pa
370  *
371  *  - discard all for given object (inode, locality group):
372  *    object
373  *        pa
374  *    group
375  *
376  *  - discard all for given group:
377  *    group
378  *        pa
379  *    group
380  *        object
381  *
382  *  - allocation path (ext4_mb_regular_allocator)
383  *    group
384  *    cr0/cr1
385  */
386 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
387 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
388 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
389
390 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
391  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
392  * each unique s_blocksize_bits */
393 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
394 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
395
396 static const char * const ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
397         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
398         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
399         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
400 };
401
402 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
403                                         ext4_group_t group);
404 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
405                                                 ext4_group_t group);
406 static void ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac);
407
408 static bool ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
409                                ext4_group_t group, int cr);
410
411 /*
412  * The algorithm using this percpu seq counter goes below:
413  * 1. We sample the percpu discard_pa_seq counter before trying for block
414  *    allocation in ext4_mb_new_blocks().
415  * 2. We increment this percpu discard_pa_seq counter when we either allocate
416  *    or free these blocks i.e. while marking those blocks as used/free in
417  *    mb_mark_used()/mb_free_blocks().
418  * 3. We also increment this percpu seq counter when we successfully identify
419  *    that the bb_prealloc_list is not empty and hence proceed for discarding
420  *    of those PAs inside ext4_mb_discard_group_preallocations().
421  *
422  * Now to make sure that the regular fast path of block allocation is not
423  * affected, as a small optimization we only sample the percpu seq counter
424  * on that cpu. Only when the block allocation fails and when freed blocks
425  * found were 0, that is when we sample percpu seq counter for all cpus using
426  * below function ext4_get_discard_pa_seq_sum(). This happens after making
427  * sure that all the PAs on grp->bb_prealloc_list got freed or if it's empty.
428  */
429 static DEFINE_PER_CPU(u64, discard_pa_seq);
430 static inline u64 ext4_get_discard_pa_seq_sum(void)
431 {
432         int __cpu;
433         u64 __seq = 0;
434
435         for_each_possible_cpu(__cpu)
436                 __seq += per_cpu(discard_pa_seq, __cpu);
437         return __seq;
438 }
439
440 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
441 {
442 #if BITS_PER_LONG == 64
443         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
444         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
445 #elif BITS_PER_LONG == 32
446         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
447         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
448 #else
449 #error "how many bits you are?!"
450 #endif
451         return addr;
452 }
453
454 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
455 {
456         /*
457          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
458          * needs unsigned long aligned address
459          */
460         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
461         return ext4_test_bit(bit, addr);
462 }
463
464 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
465 {
466         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
467         ext4_set_bit(bit, addr);
468 }
469
470 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
471 {
472         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
473         ext4_clear_bit(bit, addr);
474 }
475
476 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
477 {
478         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
479         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
480 }
481
482 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
483 {
484         int fix = 0, ret, tmpmax;
485         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
486         tmpmax = max + fix;
487         start += fix;
488
489         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
490         if (ret > max)
491                 return max;
492         return ret;
493 }
494
495 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
496 {
497         int fix = 0, ret, tmpmax;
498         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
499         tmpmax = max + fix;
500         start += fix;
501
502         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
503         if (ret > max)
504                 return max;
505         return ret;
506 }
507
508 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
509 {
510         char *bb;
511
512         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
513         BUG_ON(max == NULL);
514
515         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
516                 *max = 0;
517                 return NULL;
518         }
519
520         /* at order 0 we see each particular block */
521         if (order == 0) {
522                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
523                 return e4b->bd_bitmap;
524         }
525
526         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
527         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
528
529         return bb;
530 }
531
532 #ifdef DOUBLE_CHECK
533 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
534                            int first, int count)
535 {
536         int i;
537         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
538
539         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
540                 return;
541         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
542         for (i = 0; i < count; i++) {
543                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
544                         ext4_fsblk_t blocknr;
545
546                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
547                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
548                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
549                                               inode ? inode->i_ino : 0,
550                                               blocknr,
551                                               "freeing block already freed "
552                                               "(bit %u)",
553                                               first + i);
554                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
555                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
556                 }
557                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
558         }
559 }
560
561 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
562 {
563         int i;
564
565         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
566                 return;
567         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
568         for (i = 0; i < count; i++) {
569                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
570                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
571         }
572 }
573
574 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
575 {
576         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
577                 return;
578         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
579                 unsigned char *b1, *b2;
580                 int i;
581                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
582                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
583                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
584                         if (b1[i] != b2[i]) {
585                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
586                                          "corruption in group %u "
587                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
588                                          "on disk/prealloc",
589                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
590                                 BUG();
591                         }
592                 }
593         }
594 }
595
596 static void mb_group_bb_bitmap_alloc(struct super_block *sb,
597                         struct ext4_group_info *grp, ext4_group_t group)
598 {
599         struct buffer_head *bh;
600
601         grp->bb_bitmap = kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
602         if (!grp->bb_bitmap)
603                 return;
604
605         bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
606         if (IS_ERR_OR_NULL(bh)) {
607                 kfree(grp->bb_bitmap);
608                 grp->bb_bitmap = NULL;
609                 return;
610         }
611
612         memcpy(grp->bb_bitmap, bh->b_data, sb->s_blocksize);
613         put_bh(bh);
614 }
615
616 static void mb_group_bb_bitmap_free(struct ext4_group_info *grp)
617 {
618         kfree(grp->bb_bitmap);
619 }
620
621 #else
622 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
623                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
624 {
625         return;
626 }
627 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
628                                                 int first, int count)
629 {
630         return;
631 }
632 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
633 {
634         return;
635 }
636
637 static inline void mb_group_bb_bitmap_alloc(struct super_block *sb,
638                         struct ext4_group_info *grp, ext4_group_t group)
639 {
640         return;
641 }
642
643 static inline void mb_group_bb_bitmap_free(struct ext4_group_info *grp)
644 {
645         return;
646 }
647 #endif
648
649 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
650
651 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
652 do {                                                                    \
653         if (!(assert)) {                                                \
654                 printk(KERN_EMERG                                       \
655                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
656                         function, file, line, # assert);                \
657                 BUG();                                                  \
658         }                                                               \
659 } while (0)
660
661 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
662                                 const char *function, int line)
663 {
664         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
665         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
666         int max;
667         int max2;
668         int i;
669         int j;
670         int k;
671         int count;
672         struct ext4_group_info *grp;
673         int fragments = 0;
674         int fstart;
675         struct list_head *cur;
676         void *buddy;
677         void *buddy2;
678
679         if (e4b->bd_info->bb_check_counter++ % 10)
680                 return 0;
681
682         while (order > 1) {
683                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
684                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
685                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
686                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
687                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
688                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
689
690                 count = 0;
691                 for (i = 0; i < max; i++) {
692
693                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
694                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
695                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
696                                         MB_CHECK_ASSERT(
697                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
698                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
699                                         MB_CHECK_ASSERT(
700                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
701                                 }
702                                 continue;
703                         }
704
705                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
706                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
707                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
708
709                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
710                                 k = (i * (1 << order)) + j;
711                                 MB_CHECK_ASSERT(
712                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
713                         }
714                         count++;
715                 }
716                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
717                 order--;
718         }
719
720         fstart = -1;
721         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
722         for (i = 0; i < max; i++) {
723                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
724                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
725                         if (fstart == -1) {
726                                 fragments++;
727                                 fstart = i;
728                         }
729                         continue;
730                 }
731                 fstart = -1;
732                 /* check used bits only */
733                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
734                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
735                         k = i >> j;
736                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
737                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
738                 }
739         }
740         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
741         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
742
743         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
744         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
745                 ext4_group_t groupnr;
746                 struct ext4_prealloc_space *pa;
747                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
748                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
749                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
750                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
751                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
752         }
753         return 0;
754 }
755 #undef MB_CHECK_ASSERT
756 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
757                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
758 #else
759 #define mb_check_buddy(e4b)
760 #endif
761
762 /*
763  * Divide blocks started from @first with length @len into
764  * smaller chunks with power of 2 blocks.
765  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
766  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
767  */
768 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
769                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
770                                         struct ext4_group_info *grp)
771 {
772         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
773         ext4_grpblk_t min;
774         ext4_grpblk_t max;
775         ext4_grpblk_t chunk;
776         unsigned int border;
777
778         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
779
780         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
781
782         while (len > 0) {
783                 /* find how many blocks can be covered since this position */
784                 max = ffs(first | border) - 1;
785
786                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
787                 min = fls(len) - 1;
788
789                 if (max < min)
790                         min = max;
791                 chunk = 1 << min;
792
793                 /* mark multiblock chunks only */
794                 grp->bb_counters[min]++;
795                 if (min > 0)
796                         mb_clear_bit(first >> min,
797                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
798
799                 len -= chunk;
800                 first += chunk;
801         }
802 }
803
804 static void ext4_mb_rb_insert(struct rb_root *root, struct rb_node *new,
805                         int (*cmp)(struct rb_node *, struct rb_node *))
806 {
807         struct rb_node **iter = &root->rb_node, *parent = NULL;
808
809         while (*iter) {
810                 parent = *iter;
811                 if (cmp(new, *iter) > 0)
812                         iter = &((*iter)->rb_left);
813                 else
814                         iter = &((*iter)->rb_right);
815         }
816
817         rb_link_node(new, parent, iter);
818         rb_insert_color(new, root);
819 }
820
821 static int
822 ext4_mb_avg_fragment_size_cmp(struct rb_node *rb1, struct rb_node *rb2)
823 {
824         struct ext4_group_info *grp1 = rb_entry(rb1,
825                                                 struct ext4_group_info,
826                                                 bb_avg_fragment_size_rb);
827         struct ext4_group_info *grp2 = rb_entry(rb2,
828                                                 struct ext4_group_info,
829                                                 bb_avg_fragment_size_rb);
830         int num_frags_1, num_frags_2;
831
832         num_frags_1 = grp1->bb_fragments ?
833                 grp1->bb_free / grp1->bb_fragments : 0;
834         num_frags_2 = grp2->bb_fragments ?
835                 grp2->bb_free / grp2->bb_fragments : 0;
836
837         return (num_frags_2 - num_frags_1);
838 }
839
840 /*
841  * Reinsert grpinfo into the avg_fragment_size tree with new average
842  * fragment size.
843  */
844 static void
845 mb_update_avg_fragment_size(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
846 {
847         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
848
849         if (!test_opt2(sb, MB_OPTIMIZE_SCAN) || grp->bb_free == 0)
850                 return;
851
852         write_lock(&sbi->s_mb_rb_lock);
853         if (!RB_EMPTY_NODE(&grp->bb_avg_fragment_size_rb)) {
854                 rb_erase(&grp->bb_avg_fragment_size_rb,
855                                 &sbi->s_mb_avg_fragment_size_root);
856                 RB_CLEAR_NODE(&grp->bb_avg_fragment_size_rb);
857         }
858
859         ext4_mb_rb_insert(&sbi->s_mb_avg_fragment_size_root,
860                 &grp->bb_avg_fragment_size_rb,
861                 ext4_mb_avg_fragment_size_cmp);
862         write_unlock(&sbi->s_mb_rb_lock);
863 }
864
865 /*
866  * Choose next group by traversing largest_free_order lists. Updates *new_cr if
867  * cr level needs an update.
868  */
869 static void ext4_mb_choose_next_group_cr0(struct ext4_allocation_context *ac,
870                         int *new_cr, ext4_group_t *group, ext4_group_t ngroups)
871 {
872         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
873         struct ext4_group_info *iter, *grp;
874         int i;
875
876         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
877                 return;
878
879         if (unlikely(sbi->s_mb_stats && ac->ac_flags & EXT4_MB_CR0_OPTIMIZED))
880                 atomic_inc(&sbi->s_bal_cr0_bad_suggestions);
881
882         grp = NULL;
883         for (i = ac->ac_2order; i < MB_NUM_ORDERS(ac->ac_sb); i++) {
884                 if (list_empty(&sbi->s_mb_largest_free_orders[i]))
885                         continue;
886                 read_lock(&sbi->s_mb_largest_free_orders_locks[i]);
887                 if (list_empty(&sbi->s_mb_largest_free_orders[i])) {
888                         read_unlock(&sbi->s_mb_largest_free_orders_locks[i]);
889                         continue;
890                 }
891                 grp = NULL;
892                 list_for_each_entry(iter, &sbi->s_mb_largest_free_orders[i],
893                                     bb_largest_free_order_node) {
894                         if (sbi->s_mb_stats)
895                                 atomic64_inc(&sbi->s_bal_cX_groups_considered[0]);
896                         if (likely(ext4_mb_good_group(ac, iter->bb_group, 0))) {
897                                 grp = iter;
898                                 break;
899                         }
900                 }
901                 read_unlock(&sbi->s_mb_largest_free_orders_locks[i]);
902                 if (grp)
903                         break;
904         }
905
906         if (!grp) {
907                 /* Increment cr and search again */
908                 *new_cr = 1;
909         } else {
910                 *group = grp->bb_group;
911                 ac->ac_last_optimal_group = *group;
912                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_CR0_OPTIMIZED;
913         }
914 }
915
916 /*
917  * Choose next group by traversing average fragment size tree. Updates *new_cr
918  * if cr lvel needs an update. Sets EXT4_MB_SEARCH_NEXT_LINEAR to indicate that
919  * the linear search should continue for one iteration since there's lock
920  * contention on the rb tree lock.
921  */
922 static void ext4_mb_choose_next_group_cr1(struct ext4_allocation_context *ac,
923                 int *new_cr, ext4_group_t *group, ext4_group_t ngroups)
924 {
925         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
926         int avg_fragment_size, best_so_far;
927         struct rb_node *node, *found;
928         struct ext4_group_info *grp;
929
930         /*
931          * If there is contention on the lock, instead of waiting for the lock
932          * to become available, just continue searching lineraly. We'll resume
933          * our rb tree search later starting at ac->ac_last_optimal_group.
934          */
935         if (!read_trylock(&sbi->s_mb_rb_lock)) {
936                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_SEARCH_NEXT_LINEAR;
937                 return;
938         }
939
940         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_CR1_OPTIMIZED)) {
941                 if (sbi->s_mb_stats)
942                         atomic_inc(&sbi->s_bal_cr1_bad_suggestions);
943                 /* We have found something at CR 1 in the past */
944                 grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, ac->ac_last_optimal_group);
945                 for (found = rb_next(&grp->bb_avg_fragment_size_rb); found != NULL;
946                      found = rb_next(found)) {
947                         grp = rb_entry(found, struct ext4_group_info,
948                                        bb_avg_fragment_size_rb);
949                         if (sbi->s_mb_stats)
950                                 atomic64_inc(&sbi->s_bal_cX_groups_considered[1]);
951                         if (likely(ext4_mb_good_group(ac, grp->bb_group, 1)))
952                                 break;
953                 }
954                 goto done;
955         }
956
957         node = sbi->s_mb_avg_fragment_size_root.rb_node;
958         best_so_far = 0;
959         found = NULL;
960
961         while (node) {
962                 grp = rb_entry(node, struct ext4_group_info,
963                                bb_avg_fragment_size_rb);
964                 avg_fragment_size = 0;
965                 if (ext4_mb_good_group(ac, grp->bb_group, 1)) {
966                         avg_fragment_size = grp->bb_fragments ?
967                                 grp->bb_free / grp->bb_fragments : 0;
968                         if (!best_so_far || avg_fragment_size < best_so_far) {
969                                 best_so_far = avg_fragment_size;
970                                 found = node;
971                         }
972                 }
973                 if (avg_fragment_size > ac->ac_g_ex.fe_len)
974                         node = node->rb_right;
975                 else
976                         node = node->rb_left;
977         }
978
979 done:
980         if (found) {
981                 grp = rb_entry(found, struct ext4_group_info,
982                                bb_avg_fragment_size_rb);
983                 *group = grp->bb_group;
984                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_CR1_OPTIMIZED;
985         } else {
986                 *new_cr = 2;
987         }
988
989         read_unlock(&sbi->s_mb_rb_lock);
990         ac->ac_last_optimal_group = *group;
991 }
992
993 static inline int should_optimize_scan(struct ext4_allocation_context *ac)
994 {
995         if (unlikely(!test_opt2(ac->ac_sb, MB_OPTIMIZE_SCAN)))
996                 return 0;
997         if (ac->ac_criteria >= 2)
998                 return 0;
999         if (ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS))
1000                 return 0;
1001         return 1;
1002 }
1003
1004 /*
1005  * Return next linear group for allocation. If linear traversal should not be
1006  * performed, this function just returns the same group
1007  */
1008 static int
1009 next_linear_group(struct ext4_allocation_context *ac, int group, int ngroups)
1010 {
1011         if (!should_optimize_scan(ac))
1012                 goto inc_and_return;
1013
1014         if (ac->ac_groups_linear_remaining) {
1015                 ac->ac_groups_linear_remaining--;
1016                 goto inc_and_return;
1017         }
1018
1019         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_SEARCH_NEXT_LINEAR) {
1020                 ac->ac_flags &= ~EXT4_MB_SEARCH_NEXT_LINEAR;
1021                 goto inc_and_return;
1022         }
1023
1024         return group;
1025 inc_and_return:
1026         /*
1027          * Artificially restricted ngroups for non-extent
1028          * files makes group > ngroups possible on first loop.
1029          */
1030         return group + 1 >= ngroups ? 0 : group + 1;
1031 }
1032
1033 /*
1034  * ext4_mb_choose_next_group: choose next group for allocation.
1035  *
1036  * @ac        Allocation Context
1037  * @new_cr    This is an output parameter. If the there is no good group
1038  *            available at current CR level, this field is updated to indicate
1039  *            the new cr level that should be used.
1040  * @group     This is an input / output parameter. As an input it indicates the
1041  *            next group that the allocator intends to use for allocation. As
1042  *            output, this field indicates the next group that should be used as
1043  *            determined by the optimization functions.
1044  * @ngroups   Total number of groups
1045  */
1046 static void ext4_mb_choose_next_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1047                 int *new_cr, ext4_group_t *group, ext4_group_t ngroups)
1048 {
1049         *new_cr = ac->ac_criteria;
1050
1051         if (!should_optimize_scan(ac) || ac->ac_groups_linear_remaining)
1052                 return;
1053
1054         if (*new_cr == 0) {
1055                 ext4_mb_choose_next_group_cr0(ac, new_cr, group, ngroups);
1056         } else if (*new_cr == 1) {
1057                 ext4_mb_choose_next_group_cr1(ac, new_cr, group, ngroups);
1058         } else {
1059                 /*
1060                  * TODO: For CR=2, we can arrange groups in an rb tree sorted by
1061                  * bb_free. But until that happens, we should never come here.
1062                  */
1063                 WARN_ON(1);
1064         }
1065 }
1066
1067 /*
1068  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
1069  * group.
1070  */
1071 static void
1072 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
1073 {
1074         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1075         int i;
1076
1077         if (test_opt2(sb, MB_OPTIMIZE_SCAN) && grp->bb_largest_free_order >= 0) {
1078                 write_lock(&sbi->s_mb_largest_free_orders_locks[
1079                                               grp->bb_largest_free_order]);
1080                 list_del_init(&grp->bb_largest_free_order_node);
1081                 write_unlock(&sbi->s_mb_largest_free_orders_locks[
1082                                               grp->bb_largest_free_order]);
1083         }
1084         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
1085
1086         for (i = MB_NUM_ORDERS(sb) - 1; i >= 0; i--) {
1087                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
1088                         grp->bb_largest_free_order = i;
1089                         break;
1090                 }
1091         }
1092         if (test_opt2(sb, MB_OPTIMIZE_SCAN) &&
1093             grp->bb_largest_free_order >= 0 && grp->bb_free) {
1094                 write_lock(&sbi->s_mb_largest_free_orders_locks[
1095                                               grp->bb_largest_free_order]);
1096                 list_add_tail(&grp->bb_largest_free_order_node,
1097                       &sbi->s_mb_largest_free_orders[grp->bb_largest_free_order]);
1098                 write_unlock(&sbi->s_mb_largest_free_orders_locks[
1099                                               grp->bb_largest_free_order]);
1100         }
1101 }
1102
1103 static noinline_for_stack
1104 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
1105                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
1106 {
1107         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1108         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1109         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
1110         ext4_grpblk_t i = 0;
1111         ext4_grpblk_t first;
1112         ext4_grpblk_t len;
1113         unsigned free = 0;
1114         unsigned fragments = 0;
1115         unsigned long long period = get_cycles();
1116
1117         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
1118          * of on-disk bitmap and preallocations */
1119         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
1120         grp->bb_first_free = i;
1121         while (i < max) {
1122                 fragments++;
1123                 first = i;
1124                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
1125                 len = i - first;
1126                 free += len;
1127                 if (len > 1)
1128                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
1129                 else
1130                         grp->bb_counters[0]++;
1131                 if (i < max)
1132                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
1133         }
1134         grp->bb_fragments = fragments;
1135
1136         if (free != grp->bb_free) {
1137                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
1138                                       "block bitmap and bg descriptor "
1139                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
1140                                       free, grp->bb_free);
1141                 /*
1142                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
1143                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
1144                  */
1145                 grp->bb_free = free;
1146                 ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, group,
1147                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1148         }
1149         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
1150
1151         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
1152
1153         period = get_cycles() - period;
1154         atomic_inc(&sbi->s_mb_buddies_generated);
1155         atomic64_add(period, &sbi->s_mb_generation_time);
1156         mb_update_avg_fragment_size(sb, grp);
1157 }
1158
1159 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
1160  * for convenience. The information regarding each group
1161  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
1162  * block bitmap and buddy information. The information are
1163  * stored in the inode as
1164  *
1165  * {                        page                        }
1166  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
1167  *
1168  *
1169  * one block each for bitmap and buddy information.
1170  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
1171  * contain blocks_per_page (PAGE_SIZE / blocksize)  blocks.
1172  * So it can have information regarding groups_per_page which
1173  * is blocks_per_page/2
1174  *
1175  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
1176  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
1177  */
1178
1179 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore, gfp_t gfp)
1180 {
1181         ext4_group_t ngroups;
1182         int blocksize;
1183         int blocks_per_page;
1184         int groups_per_page;
1185         int err = 0;
1186         int i;
1187         ext4_group_t first_group, group;
1188         int first_block;
1189         struct super_block *sb;
1190         struct buffer_head *bhs;
1191         struct buffer_head **bh = NULL;
1192         struct inode *inode;
1193         char *data;
1194         char *bitmap;
1195         struct ext4_group_info *grinfo;
1196
1197         inode = page->mapping->host;
1198         sb = inode->i_sb;
1199         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1200         blocksize = i_blocksize(inode);
1201         blocks_per_page = PAGE_SIZE / blocksize;
1202
1203         mb_debug(sb, "init page %lu\n", page->index);
1204
1205         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
1206         if (groups_per_page == 0)
1207                 groups_per_page = 1;
1208
1209         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
1210         if (groups_per_page > 1) {
1211                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
1212                 bh = kzalloc(i, gfp);
1213                 if (bh == NULL) {
1214                         err = -ENOMEM;
1215                         goto out;
1216                 }
1217         } else
1218                 bh = &bhs;
1219
1220         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
1221
1222         /* read all groups the page covers into the cache */
1223         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
1224                 if (group >= ngroups)
1225                         break;
1226
1227                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
1228                 /*
1229                  * If page is uptodate then we came here after online resize
1230                  * which added some new uninitialized group info structs, so
1231                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
1232                  * which may be currently in use by an allocating task.
1233                  */
1234                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
1235                         bh[i] = NULL;
1236                         continue;
1237                 }
1238                 bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group, false);
1239                 if (IS_ERR(bh[i])) {
1240                         err = PTR_ERR(bh[i]);
1241                         bh[i] = NULL;
1242                         goto out;
1243                 }
1244                 mb_debug(sb, "read bitmap for group %u\n", group);
1245         }
1246
1247         /* wait for I/O completion */
1248         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
1249                 int err2;
1250
1251                 if (!bh[i])
1252                         continue;
1253                 err2 = ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]);
1254                 if (!err)
1255                         err = err2;
1256         }
1257
1258         first_block = page->index * blocks_per_page;
1259         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
1260                 group = (first_block + i) >> 1;
1261                 if (group >= ngroups)
1262                         break;
1263
1264                 if (!bh[group - first_group])
1265                         /* skip initialized uptodate buddy */
1266                         continue;
1267
1268                 if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
1269                         /* Skip faulty bitmaps */
1270                         continue;
1271                 err = 0;
1272
1273                 /*
1274                  * data carry information regarding this
1275                  * particular group in the format specified
1276                  * above
1277                  *
1278                  */
1279                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
1280                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
1281
1282                 /*
1283                  * We place the buddy block and bitmap block
1284                  * close together
1285                  */
1286                 if ((first_block + i) & 1) {
1287                         /* this is block of buddy */
1288                         BUG_ON(incore == NULL);
1289                         mb_debug(sb, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
1290                                 group, page->index, i * blocksize);
1291                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
1292                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
1293                         grinfo->bb_fragments = 0;
1294                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
1295                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
1296                                (MB_NUM_ORDERS(sb)));
1297                         /*
1298                          * incore got set to the group block bitmap below
1299                          */
1300                         ext4_lock_group(sb, group);
1301                         /* init the buddy */
1302                         memset(data, 0xff, blocksize);
1303                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
1304                         ext4_unlock_group(sb, group);
1305                         incore = NULL;
1306                 } else {
1307                         /* this is block of bitmap */
1308                         BUG_ON(incore != NULL);
1309                         mb_debug(sb, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
1310                                 group, page->index, i * blocksize);
1311                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
1312
1313                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
1314                         ext4_lock_group(sb, group);
1315                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
1316
1317                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
1318                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
1319                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
1320                         ext4_unlock_group(sb, group);
1321
1322                         /* set incore so that the buddy information can be
1323                          * generated using this
1324                          */
1325                         incore = data;
1326                 }
1327         }
1328         SetPageUptodate(page);
1329
1330 out:
1331         if (bh) {
1332                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
1333                         brelse(bh[i]);
1334                 if (bh != &bhs)
1335                         kfree(bh);
1336         }
1337         return err;
1338 }
1339
1340 /*
1341  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
1342  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
1343  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
1344  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
1345  */
1346 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
1347                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
1348 {
1349         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
1350         int block, pnum, poff;
1351         int blocks_per_page;
1352         struct page *page;
1353
1354         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1355         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1356
1357         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
1358         /*
1359          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1360          * and buddy information in consecutive blocks.
1361          * So for each group we need two blocks.
1362          */
1363         block = group * 2;
1364         pnum = block / blocks_per_page;
1365         poff = block % blocks_per_page;
1366         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1367         if (!page)
1368                 return -ENOMEM;
1369         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1370         e4b->bd_bitmap_page = page;
1371         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1372
1373         if (blocks_per_page >= 2) {
1374                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1375                 return 0;
1376         }
1377
1378         block++;
1379         pnum = block / blocks_per_page;
1380         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1381         if (!page)
1382                 return -ENOMEM;
1383         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1384         e4b->bd_buddy_page = page;
1385         return 0;
1386 }
1387
1388 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1389 {
1390         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1391                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1392                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1393         }
1394         if (e4b->bd_buddy_page) {
1395                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1396                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1397         }
1398 }
1399
1400 /*
1401  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1402  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1403  * calling this routine!
1404  */
1405 static noinline_for_stack
1406 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group, gfp_t gfp)
1407 {
1408
1409         struct ext4_group_info *this_grp;
1410         struct ext4_buddy e4b;
1411         struct page *page;
1412         int ret = 0;
1413
1414         might_sleep();
1415         mb_debug(sb, "init group %u\n", group);
1416         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1417         /*
1418          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1419          * page which map to the group from which we are already
1420          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1421          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1422          * would have pinned buddy page to page cache.
1423          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1424          * page accessed.
1425          */
1426         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b, gfp);
1427         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1428                 /*
1429                  * somebody initialized the group
1430                  * return without doing anything
1431                  */
1432                 goto err;
1433         }
1434
1435         page = e4b.bd_bitmap_page;
1436         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1437         if (ret)
1438                 goto err;
1439         if (!PageUptodate(page)) {
1440                 ret = -EIO;
1441                 goto err;
1442         }
1443
1444         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1445                 /*
1446                  * If both the bitmap and buddy are in
1447                  * the same page we don't need to force
1448                  * init the buddy
1449                  */
1450                 ret = 0;
1451                 goto err;
1452         }
1453         /* init buddy cache */
1454         page = e4b.bd_buddy_page;
1455         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap, gfp);
1456         if (ret)
1457                 goto err;
1458         if (!PageUptodate(page)) {
1459                 ret = -EIO;
1460                 goto err;
1461         }
1462 err:
1463         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1464         return ret;
1465 }
1466
1467 /*
1468  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1469  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1470  * calling this routine!
1471  */
1472 static noinline_for_stack int
1473 ext4_mb_load_buddy_gfp(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1474                        struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
1475 {
1476         int blocks_per_page;
1477         int block;
1478         int pnum;
1479         int poff;
1480         struct page *page;
1481         int ret;
1482         struct ext4_group_info *grp;
1483         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1484         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1485
1486         might_sleep();
1487         mb_debug(sb, "load group %u\n", group);
1488
1489         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
1490         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1491
1492         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1493         e4b->bd_info = grp;
1494         e4b->bd_sb = sb;
1495         e4b->bd_group = group;
1496         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1497         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1498
1499         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1500                 /*
1501                  * we need full data about the group
1502                  * to make a good selection
1503                  */
1504                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group, gfp);
1505                 if (ret)
1506                         return ret;
1507         }
1508
1509         /*
1510          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1511          * and buddy information in consecutive blocks.
1512          * So for each group we need two blocks.
1513          */
1514         block = group * 2;
1515         pnum = block / blocks_per_page;
1516         poff = block % blocks_per_page;
1517
1518         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1519          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1520         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1521         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1522                 if (page)
1523                         /*
1524                          * drop the page reference and try
1525                          * to get the page with lock. If we
1526                          * are not uptodate that implies
1527                          * somebody just created the page but
1528                          * is yet to initialize the same. So
1529                          * wait for it to initialize.
1530                          */
1531                         put_page(page);
1532                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1533                 if (page) {
1534                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1535                         if (!PageUptodate(page)) {
1536                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1537                                 if (ret) {
1538                                         unlock_page(page);
1539                                         goto err;
1540                                 }
1541                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1542                                                (poff * sb->s_blocksize));
1543                         }
1544                         unlock_page(page);
1545                 }
1546         }
1547         if (page == NULL) {
1548                 ret = -ENOMEM;
1549                 goto err;
1550         }
1551         if (!PageUptodate(page)) {
1552                 ret = -EIO;
1553                 goto err;
1554         }
1555
1556         /* Pages marked accessed already */
1557         e4b->bd_bitmap_page = page;
1558         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1559
1560         block++;
1561         pnum = block / blocks_per_page;
1562         poff = block % blocks_per_page;
1563
1564         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1565         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1566                 if (page)
1567                         put_page(page);
1568                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1569                 if (page) {
1570                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1571                         if (!PageUptodate(page)) {
1572                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap,
1573                                                          gfp);
1574                                 if (ret) {
1575                                         unlock_page(page);
1576                                         goto err;
1577                                 }
1578                         }
1579                         unlock_page(page);
1580                 }
1581         }
1582         if (page == NULL) {
1583                 ret = -ENOMEM;
1584                 goto err;
1585         }
1586         if (!PageUptodate(page)) {
1587                 ret = -EIO;
1588                 goto err;
1589         }
1590
1591         /* Pages marked accessed already */
1592         e4b->bd_buddy_page = page;
1593         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1594
1595         return 0;
1596
1597 err:
1598         if (page)
1599                 put_page(page);
1600         if (e4b->bd_bitmap_page)
1601                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1602         if (e4b->bd_buddy_page)
1603                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1604         e4b->bd_buddy = NULL;
1605         e4b->bd_bitmap = NULL;
1606         return ret;
1607 }
1608
1609 static int ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1610                               struct ext4_buddy *e4b)
1611 {
1612         return ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, e4b, GFP_NOFS);
1613 }
1614
1615 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1616 {
1617         if (e4b->bd_bitmap_page)
1618                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1619         if (e4b->bd_buddy_page)
1620                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1621 }
1622
1623
1624 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1625 {
1626         int order = 1, max;
1627         void *bb;
1628
1629         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1630         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1631
1632         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1633                 bb = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1634                 if (!mb_test_bit(block >> order, bb)) {
1635                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1636                         return order;
1637                 }
1638                 order++;
1639         }
1640         return 0;
1641 }
1642
1643 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1644 {
1645         __u32 *addr;
1646
1647         len = cur + len;
1648         while (cur < len) {
1649                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1650                         /* fast path: clear whole word at once */
1651                         addr = bm + (cur >> 3);
1652                         *addr = 0;
1653                         cur += 32;
1654                         continue;
1655                 }
1656                 mb_clear_bit(cur, bm);
1657                 cur++;
1658         }
1659 }
1660
1661 /* clear bits in given range
1662  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1663  */
1664 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1665 {
1666         __u32 *addr;
1667         int zero_bit = -1;
1668
1669         len = cur + len;
1670         while (cur < len) {
1671                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1672                         /* fast path: clear whole word at once */
1673                         addr = bm + (cur >> 3);
1674                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1675                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1676                         *addr = 0;
1677                         cur += 32;
1678                         continue;
1679                 }
1680                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1681                         zero_bit = cur;
1682                 cur++;
1683         }
1684
1685         return zero_bit;
1686 }
1687
1688 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1689 {
1690         __u32 *addr;
1691
1692         len = cur + len;
1693         while (cur < len) {
1694                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1695                         /* fast path: set whole word at once */
1696                         addr = bm + (cur >> 3);
1697                         *addr = 0xffffffff;
1698                         cur += 32;
1699                         continue;
1700                 }
1701                 mb_set_bit(cur, bm);
1702                 cur++;
1703         }
1704 }
1705
1706 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1707 {
1708         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1709                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1710                 (*bit) -= side;
1711                 return 1;
1712         }
1713         else {
1714                 (*bit) += side;
1715                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1716                 return -1;
1717         }
1718 }
1719
1720 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1721 {
1722         int max;
1723         int order = 1;
1724         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1725
1726         while (buddy) {
1727                 void *buddy2;
1728
1729                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1730                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1731                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1732                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1733                  * align with upper layer and then go up.
1734                  * Releasing entire group is all about clearing
1735                  * single bit of highest order buddy.
1736                  */
1737
1738                 /* Example:
1739                  * ---------------------------------
1740                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1741                  * ---------------------------------
1742                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1743                  * ---------------------------------
1744                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1745                  *      \_____________________/
1746                  *
1747                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1748                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1749                  * decrease bb_counters and extend range to
1750                  * [0; 6]
1751                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1752                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1753                  * [0; 5].
1754                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1755                  */
1756
1757
1758                 if (first & 1)
1759                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1760                 if (!(last & 1))
1761                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1762                 if (first > last)
1763                         break;
1764                 order++;
1765
1766                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1767                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1768                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1769                         break;
1770                 }
1771                 first >>= 1;
1772                 last >>= 1;
1773                 buddy = buddy2;
1774         }
1775 }
1776
1777 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1778                            int first, int count)
1779 {
1780         int left_is_free = 0;
1781         int right_is_free = 0;
1782         int block;
1783         int last = first + count - 1;
1784         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1785
1786         if (WARN_ON(count == 0))
1787                 return;
1788         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1789         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1790         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1791         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1792                 return;
1793
1794         mb_check_buddy(e4b);
1795         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1796
1797         this_cpu_inc(discard_pa_seq);
1798         e4b->bd_info->bb_free += count;
1799         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1800                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1801
1802         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1803          * clear range and then check right neighbour
1804          */
1805         if (first != 0)
1806                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1807         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1808         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1809                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1810
1811         if (unlikely(block != -1)) {
1812                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1813                 ext4_fsblk_t blocknr;
1814
1815                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1816                 blocknr += EXT4_C2B(sbi, block);
1817                 if (!(sbi->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY)) {
1818                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1819                                               inode ? inode->i_ino : 0,
1820                                               blocknr,
1821                                               "freeing already freed block (bit %u); block bitmap corrupt.",
1822                                               block);
1823                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(
1824                                 sb, e4b->bd_group,
1825                                 EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1826                 }
1827                 goto done;
1828         }
1829
1830         /* let's maintain fragments counter */
1831         if (left_is_free && right_is_free)
1832                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1833         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1834                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1835
1836         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1837          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1838          * zero order checks.
1839          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1840          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1841          */
1842         if (first & 1) {
1843                 first += !left_is_free;
1844                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1845         }
1846         if (!(last & 1)) {
1847                 last -= !right_is_free;
1848                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1849         }
1850
1851         if (first <= last)
1852                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1853
1854 done:
1855         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1856         mb_update_avg_fragment_size(sb, e4b->bd_info);
1857         mb_check_buddy(e4b);
1858 }
1859
1860 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1861                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1862 {
1863         int next = block;
1864         int max, order;
1865         void *buddy;
1866
1867         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1868         BUG_ON(ex == NULL);
1869
1870         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1871         BUG_ON(buddy == NULL);
1872         BUG_ON(block >= max);
1873         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1874                 ex->fe_len = 0;
1875                 ex->fe_start = 0;
1876                 ex->fe_group = 0;
1877                 return 0;
1878         }
1879
1880         /* find actual order */
1881         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1882         block = block >> order;
1883
1884         ex->fe_len = 1 << order;
1885         ex->fe_start = block << order;
1886         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1887
1888         /* calc difference from given start */
1889         next = next - ex->fe_start;
1890         ex->fe_len -= next;
1891         ex->fe_start += next;
1892
1893         while (needed > ex->fe_len &&
1894                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1895
1896                 if (block + 1 >= max)
1897                         break;
1898
1899                 next = (block + 1) * (1 << order);
1900                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1901                         break;
1902
1903                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1904
1905                 block = next >> order;
1906                 ex->fe_len += 1 << order;
1907         }
1908
1909         if (ex->fe_start + ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(e4b->bd_sb)) {
1910                 /* Should never happen! (but apparently sometimes does?!?) */
1911                 WARN_ON(1);
1912                 ext4_grp_locked_error(e4b->bd_sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1913                         "corruption or bug in mb_find_extent "
1914                         "block=%d, order=%d needed=%d ex=%u/%d/%d@%u",
1915                         block, order, needed, ex->fe_group, ex->fe_start,
1916                         ex->fe_len, ex->fe_logical);
1917                 ex->fe_len = 0;
1918                 ex->fe_start = 0;
1919                 ex->fe_group = 0;
1920         }
1921         return ex->fe_len;
1922 }
1923
1924 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1925 {
1926         int ord;
1927         int mlen = 0;
1928         int max = 0;
1929         int cur;
1930         int start = ex->fe_start;
1931         int len = ex->fe_len;
1932         unsigned ret = 0;
1933         int len0 = len;
1934         void *buddy;
1935
1936         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1937         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1938         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1939         mb_check_buddy(e4b);
1940         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1941
1942         this_cpu_inc(discard_pa_seq);
1943         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1944         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1945                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1946
1947         /* let's maintain fragments counter */
1948         if (start != 0)
1949                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1950         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1951                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1952         if (mlen && max)
1953                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1954         else if (!mlen && !max)
1955                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1956
1957         /* let's maintain buddy itself */
1958         while (len) {
1959                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1960
1961                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1962                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1963                         mlen = 1 << ord;
1964                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1965                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1966                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1967                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1968                         start += mlen;
1969                         len -= mlen;
1970                         BUG_ON(len < 0);
1971                         continue;
1972                 }
1973
1974                 /* store for history */
1975                 if (ret == 0)
1976                         ret = len | (ord << 16);
1977
1978                 /* we have to split large buddy */
1979                 BUG_ON(ord <= 0);
1980                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1981                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1982                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1983
1984                 ord--;
1985                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1986                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1987                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1988                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1989                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1990                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1991         }
1992         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1993
1994         mb_update_avg_fragment_size(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1995         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1996         mb_check_buddy(e4b);
1997
1998         return ret;
1999 }
2000
2001 /*
2002  * Must be called under group lock!
2003  */
2004 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
2005                                         struct ext4_buddy *e4b)
2006 {
2007         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2008         int ret;
2009
2010         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
2011         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2012
2013         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
2014         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
2015         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
2016
2017         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
2018          * allocated blocks for history */
2019         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
2020
2021         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
2022         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
2023         ac->ac_buddy = ret >> 16;
2024
2025         /*
2026          * take the page reference. We want the page to be pinned
2027          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
2028          * group until we update the bitmap. That would mean we
2029          * double allocate blocks. The reference is dropped
2030          * in ext4_mb_release_context
2031          */
2032         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
2033         get_page(ac->ac_bitmap_page);
2034         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
2035         get_page(ac->ac_buddy_page);
2036         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
2037         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2038                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2039                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
2040                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
2041                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2042         }
2043         /*
2044          * As we've just preallocated more space than
2045          * user requested originally, we store allocated
2046          * space in a special descriptor.
2047          */
2048         if (ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
2049                 ext4_mb_new_preallocation(ac);
2050
2051 }
2052
2053 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
2054                                         struct ext4_buddy *e4b,
2055                                         int finish_group)
2056 {
2057         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2058         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
2059         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
2060         struct ext4_free_extent ex;
2061         int max;
2062
2063         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2064                 return;
2065         /*
2066          * We don't want to scan for a whole year
2067          */
2068         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
2069                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2070                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
2071                 return;
2072         }
2073
2074         /*
2075          * Haven't found good chunk so far, let's continue
2076          */
2077         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
2078                 return;
2079
2080         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
2081                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
2082                 /* recheck chunk's availability - we don't know
2083                  * when it was found (within this lock-unlock
2084                  * period or not) */
2085                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
2086                 if (max >= gex->fe_len) {
2087                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2088                         return;
2089                 }
2090         }
2091 }
2092
2093 /*
2094  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
2095  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
2096  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
2097  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
2098  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
2099  * mballoc can't find good enough extent.
2100  *
2101  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
2102  */
2103 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
2104                                         struct ext4_free_extent *ex,
2105                                         struct ext4_buddy *e4b)
2106 {
2107         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
2108         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
2109
2110         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
2111         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
2112         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
2113         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
2114
2115         ac->ac_found++;
2116
2117         /*
2118          * The special case - take what you catch first
2119          */
2120         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2121                 *bex = *ex;
2122                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2123                 return;
2124         }
2125
2126         /*
2127          * Let's check whether the chuck is good enough
2128          */
2129         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
2130                 *bex = *ex;
2131                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2132                 return;
2133         }
2134
2135         /*
2136          * If this is first found extent, just store it in the context
2137          */
2138         if (bex->fe_len == 0) {
2139                 *bex = *ex;
2140                 return;
2141         }
2142
2143         /*
2144          * If new found extent is better, store it in the context
2145          */
2146         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
2147                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
2148                  * larger than previous best one is better */
2149                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
2150                         *bex = *ex;
2151         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
2152                 /* if the request is satisfied, then we try to find
2153                  * an extent that still satisfy the request, but is
2154                  * smaller than previous one */
2155                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
2156                         *bex = *ex;
2157         }
2158
2159         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
2160 }
2161
2162 static noinline_for_stack
2163 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
2164                                         struct ext4_buddy *e4b)
2165 {
2166         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
2167         ext4_group_t group = ex.fe_group;
2168         int max;
2169         int err;
2170
2171         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
2172         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
2173         if (err)
2174                 return err;
2175
2176         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
2177         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
2178
2179         if (max > 0) {
2180                 ac->ac_b_ex = ex;
2181                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2182         }
2183
2184         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
2185         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
2186
2187         return 0;
2188 }
2189
2190 static noinline_for_stack
2191 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
2192                                 struct ext4_buddy *e4b)
2193 {
2194         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2195         int max;
2196         int err;
2197         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2198         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2199         struct ext4_free_extent ex;
2200
2201         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
2202                 return 0;
2203         if (grp->bb_free == 0)
2204                 return 0;
2205
2206         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
2207         if (err)
2208                 return err;
2209
2210         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
2211                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
2212                 return 0;
2213         }
2214
2215         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
2216         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
2217                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
2218         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
2219
2220         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
2221                 ext4_fsblk_t start;
2222
2223                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
2224                         ex.fe_start;
2225                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
2226                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
2227                         ac->ac_found++;
2228                         ac->ac_b_ex = ex;
2229                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2230                 }
2231         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
2232                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
2233                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
2234                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
2235                 ac->ac_found++;
2236                 ac->ac_b_ex = ex;
2237                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2238         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
2239                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
2240                  * number of blocks to an existing extent */
2241                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
2242                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
2243                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
2244                 ac->ac_found++;
2245                 ac->ac_b_ex = ex;
2246                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2247         }
2248         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
2249         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
2250
2251         return 0;
2252 }
2253
2254 /*
2255  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
2256  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
2257  */
2258 static noinline_for_stack
2259 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2260                                         struct ext4_buddy *e4b)
2261 {
2262         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2263         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
2264         void *buddy;
2265         int i;
2266         int k;
2267         int max;
2268
2269         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
2270         for (i = ac->ac_2order; i < MB_NUM_ORDERS(sb); i++) {
2271                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
2272                         continue;
2273
2274                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
2275                 BUG_ON(buddy == NULL);
2276
2277                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
2278                 if (k >= max) {
2279                         ext4_grp_locked_error(ac->ac_sb, e4b->bd_group, 0, 0,
2280                                 "%d free clusters of order %d. But found 0",
2281                                 grp->bb_counters[i], i);
2282                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(ac->ac_sb,
2283                                          e4b->bd_group,
2284                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
2285                         break;
2286                 }
2287                 ac->ac_found++;
2288
2289                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
2290                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
2291                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
2292
2293                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2294
2295                 BUG_ON(ac->ac_f_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
2296
2297                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
2298                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
2299
2300                 break;
2301         }
2302 }
2303
2304 /*
2305  * The routine scans the group and measures all found extents.
2306  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
2307  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
2308  */
2309 static noinline_for_stack
2310 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2311                                         struct ext4_buddy *e4b)
2312 {
2313         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2314         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
2315         struct ext4_free_extent ex;
2316         int i;
2317         int free;
2318
2319         free = e4b->bd_info->bb_free;
2320         if (WARN_ON(free <= 0))
2321                 return;
2322
2323         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
2324
2325         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
2326                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
2327                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
2328                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2329                         /*
2330                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
2331                          * free blocks even though group info says we
2332                          * have free blocks
2333                          */
2334                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
2335                                         "%d free clusters as per "
2336                                         "group info. But bitmap says 0",
2337                                         free);
2338                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
2339                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
2340                         break;
2341                 }
2342
2343                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
2344                 if (WARN_ON(ex.fe_len <= 0))
2345                         break;
2346                 if (free < ex.fe_len) {
2347                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
2348                                         "%d free clusters as per "
2349                                         "group info. But got %d blocks",
2350                                         free, ex.fe_len);
2351                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
2352                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
2353                         /*
2354                          * The number of free blocks differs. This mostly
2355                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
2356                          * without claiming the space.
2357                          */
2358                         break;
2359                 }
2360                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
2361                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
2362
2363                 i += ex.fe_len;
2364                 free -= ex.fe_len;
2365         }
2366
2367         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
2368 }
2369
2370 /*
2371  * This is a special case for storages like raid5
2372  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
2373  */
2374 static noinline_for_stack
2375 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
2376                                  struct ext4_buddy *e4b)
2377 {
2378         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2379         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2380         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
2381         struct ext4_free_extent ex;
2382         ext4_fsblk_t first_group_block;
2383         ext4_fsblk_t a;
2384         ext4_grpblk_t i;
2385         int max;
2386
2387         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
2388
2389         /* find first stripe-aligned block in group */
2390         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2391
2392         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2393         do_div(a, sbi->s_stripe);
2394         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2395
2396         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2397                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2398                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2399                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2400                                 ac->ac_found++;
2401                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2402                                 ac->ac_b_ex = ex;
2403                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2404                                 break;
2405                         }
2406                 }
2407                 i += sbi->s_stripe;
2408         }
2409 }
2410
2411 /*
2412  * This is also called BEFORE we load the buddy bitmap.
2413  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2414  * for the allocation or not.
2415  */
2416 static bool ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2417                                 ext4_group_t group, int cr)
2418 {
2419         ext4_grpblk_t free, fragments;
2420         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2421         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2422
2423         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2424
2425         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2426                 return false;
2427
2428         free = grp->bb_free;
2429         if (free == 0)
2430                 return false;
2431
2432         fragments = grp->bb_fragments;
2433         if (fragments == 0)
2434                 return false;
2435
2436         switch (cr) {
2437         case 0:
2438                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2439
2440                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2441                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2442                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2443                     ((group % flex_size) == 0))
2444                         return false;
2445
2446                 if (free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2447                         return false;
2448
2449                 if (ac->ac_2order >= MB_NUM_ORDERS(ac->ac_sb))
2450                         return true;
2451
2452                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2453                         return false;
2454
2455                 return true;
2456         case 1:
2457                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2458                         return true;
2459                 break;
2460         case 2:
2461                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2462                         return true;
2463                 break;
2464         case 3:
2465                 return true;
2466         default:
2467                 BUG();
2468         }
2469
2470         return false;
2471 }
2472
2473 /*
2474  * This could return negative error code if something goes wrong
2475  * during ext4_mb_init_group(). This should not be called with
2476  * ext4_lock_group() held.
2477  */
2478 static int ext4_mb_good_group_nolock(struct ext4_allocation_context *ac,
2479                                      ext4_group_t group, int cr)
2480 {
2481         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2482         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2483         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2484         bool should_lock = ac->ac_flags & EXT4_MB_STRICT_CHECK;
2485         ext4_grpblk_t free;
2486         int ret = 0;
2487
2488         if (sbi->s_mb_stats)
2489                 atomic64_inc(&sbi->s_bal_cX_groups_considered[ac->ac_criteria]);
2490         if (should_lock)
2491                 ext4_lock_group(sb, group);
2492         free = grp->bb_free;
2493         if (free == 0)
2494                 goto out;
2495         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2496                 goto out;
2497         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2498                 goto out;
2499         if (should_lock)
2500                 ext4_unlock_group(sb, group);
2501
2502         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2503         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2504                 struct ext4_group_desc *gdp =
2505                         ext4_get_group_desc(sb, group, NULL);
2506                 int ret;
2507
2508                 /* cr=0/1 is a very optimistic search to find large
2509                  * good chunks almost for free.  If buddy data is not
2510                  * ready, then this optimization makes no sense.  But
2511                  * we never skip the first block group in a flex_bg,
2512                  * since this gets used for metadata block allocation,
2513                  * and we want to make sure we locate metadata blocks
2514                  * in the first block group in the flex_bg if possible.
2515                  */
2516                 if (cr < 2 &&
2517                     (!sbi->s_log_groups_per_flex ||
2518                      ((group & ((1 << sbi->s_log_groups_per_flex) - 1)) != 0)) &&
2519                     !(ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
2520                       (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))))
2521                         return 0;
2522                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS);
2523                 if (ret)
2524                         return ret;
2525         }
2526
2527         if (should_lock)
2528                 ext4_lock_group(sb, group);
2529         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2530 out:
2531         if (should_lock)
2532                 ext4_unlock_group(sb, group);
2533         return ret;
2534 }
2535
2536 /*
2537  * Start prefetching @nr block bitmaps starting at @group.
2538  * Return the next group which needs to be prefetched.
2539  */
2540 ext4_group_t ext4_mb_prefetch(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2541                               unsigned int nr, int *cnt)
2542 {
2543         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2544         struct buffer_head *bh;
2545         struct blk_plug plug;
2546
2547         blk_start_plug(&plug);
2548         while (nr-- > 0) {
2549                 struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, group,
2550                                                                   NULL);
2551                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
2552
2553                 /*
2554                  * Prefetch block groups with free blocks; but don't
2555                  * bother if it is marked uninitialized on disk, since
2556                  * it won't require I/O to read.  Also only try to
2557                  * prefetch once, so we avoid getblk() call, which can
2558                  * be expensive.
2559                  */
2560                 if (!EXT4_MB_GRP_TEST_AND_SET_READ(grp) &&
2561                     EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp) &&
2562                     ext4_free_group_clusters(sb, gdp) > 0 &&
2563                     !(ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
2564                       (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)))) {
2565                         bh = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group, true);
2566                         if (bh && !IS_ERR(bh)) {
2567                                 if (!buffer_uptodate(bh) && cnt)
2568                                         (*cnt)++;
2569                                 brelse(bh);
2570                         }
2571                 }
2572                 if (++group >= ngroups)
2573                         group = 0;
2574         }
2575         blk_finish_plug(&plug);
2576         return group;
2577 }
2578
2579 /*
2580  * Prefetching reads the block bitmap into the buffer cache; but we
2581  * need to make sure that the buddy bitmap in the page cache has been
2582  * initialized.  Note that ext4_mb_init_group() will block if the I/O
2583  * is not yet completed, or indeed if it was not initiated by
2584  * ext4_mb_prefetch did not start the I/O.
2585  *
2586  * TODO: We should actually kick off the buddy bitmap setup in a work
2587  * queue when the buffer I/O is completed, so that we don't block
2588  * waiting for the block allocation bitmap read to finish when
2589  * ext4_mb_prefetch_fini is called from ext4_mb_regular_allocator().
2590  */
2591 void ext4_mb_prefetch_fini(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2592                            unsigned int nr)
2593 {
2594         while (nr-- > 0) {
2595                 struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, group,
2596                                                                   NULL);
2597                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
2598
2599                 if (!group)
2600                         group = ext4_get_groups_count(sb);
2601                 group--;
2602                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
2603
2604                 if (EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp) &&
2605                     ext4_free_group_clusters(sb, gdp) > 0 &&
2606                     !(ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
2607                       (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)))) {
2608                         if (ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS))
2609                                 break;
2610                 }
2611         }
2612 }
2613
2614 static noinline_for_stack int
2615 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2616 {
2617         ext4_group_t prefetch_grp = 0, ngroups, group, i;
2618         int cr = -1;
2619         int err = 0, first_err = 0;
2620         unsigned int nr = 0, prefetch_ios = 0;
2621         struct ext4_sb_info *sbi;
2622         struct super_block *sb;
2623         struct ext4_buddy e4b;
2624         int lost;
2625
2626         sb = ac->ac_sb;
2627         sbi = EXT4_SB(sb);
2628         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2629         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2630         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2631                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2632
2633         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2634
2635         /* first, try the goal */
2636         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2637         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2638                 goto out;
2639
2640         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2641                 goto out;
2642
2643         /*
2644          * ac->ac_2order is set only if the fe_len is a power of 2
2645          * if ac->ac_2order is set we also set criteria to 0 so that we
2646          * try exact allocation using buddy.
2647          */
2648         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2649         ac->ac_2order = 0;
2650         /*
2651          * We search using buddy data only if the order of the request
2652          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2653          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2654          * We also support searching for power-of-two requests only for
2655          * requests upto maximum buddy size we have constructed.
2656          */
2657         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs && i <= MB_NUM_ORDERS(sb)) {
2658                 /*
2659                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2660                  */
2661                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2662                         ac->ac_2order = array_index_nospec(i - 1,
2663                                                            MB_NUM_ORDERS(sb));
2664         }
2665
2666         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2667         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2668                 /* TBD: may be hot point */
2669                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2670                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2671                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2672                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2673         }
2674
2675         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2676         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2677         /*
2678          * cr == 0 try to get exact allocation,
2679          * cr == 3  try to get anything
2680          */
2681 repeat:
2682         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2683                 ac->ac_criteria = cr;
2684                 /*
2685                  * searching for the right group start
2686                  * from the goal value specified
2687                  */
2688                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2689                 ac->ac_last_optimal_group = group;
2690                 ac->ac_groups_linear_remaining = sbi->s_mb_max_linear_groups;
2691                 prefetch_grp = group;
2692
2693                 for (i = 0; i < ngroups; group = next_linear_group(ac, group, ngroups),
2694                              i++) {
2695                         int ret = 0, new_cr;
2696
2697                         cond_resched();
2698
2699                         ext4_mb_choose_next_group(ac, &new_cr, &group, ngroups);
2700                         if (new_cr != cr) {
2701                                 cr = new_cr;
2702                                 goto repeat;
2703                         }
2704
2705                         /*
2706                          * Batch reads of the block allocation bitmaps
2707                          * to get multiple READs in flight; limit
2708                          * prefetching at cr=0/1, otherwise mballoc can
2709                          * spend a lot of time loading imperfect groups
2710                          */
2711                         if ((prefetch_grp == group) &&
2712                             (cr > 1 ||
2713                              prefetch_ios < sbi->s_mb_prefetch_limit)) {
2714                                 unsigned int curr_ios = prefetch_ios;
2715
2716                                 nr = sbi->s_mb_prefetch;
2717                                 if (ext4_has_feature_flex_bg(sb)) {
2718                                         nr = 1 << sbi->s_log_groups_per_flex;
2719                                         nr -= group & (nr - 1);
2720                                         nr = min(nr, sbi->s_mb_prefetch);
2721                                 }
2722                                 prefetch_grp = ext4_mb_prefetch(sb, group,
2723                                                         nr, &prefetch_ios);
2724                                 if (prefetch_ios == curr_ios)
2725                                         nr = 0;
2726                         }
2727
2728                         /* This now checks without needing the buddy page */
2729                         ret = ext4_mb_good_group_nolock(ac, group, cr);
2730                         if (ret <= 0) {
2731                                 if (!first_err)
2732                                         first_err = ret;
2733                                 continue;
2734                         }
2735
2736                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2737                         if (err)
2738                                 goto out;
2739
2740                         ext4_lock_group(sb, group);
2741
2742                         /*
2743                          * We need to check again after locking the
2744                          * block group
2745                          */
2746                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2747                         if (ret == 0) {
2748                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2749                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2750                                 continue;
2751                         }
2752
2753                         ac->ac_groups_scanned++;
2754                         if (cr == 0)
2755                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2756                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2757                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2758                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2759                         else
2760                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2761
2762                         ext4_unlock_group(sb, group);
2763                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2764
2765                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2766                                 break;
2767                 }
2768                 /* Processed all groups and haven't found blocks */
2769                 if (sbi->s_mb_stats && i == ngroups)
2770                         atomic64_inc(&sbi->s_bal_cX_failed[cr]);
2771         }
2772
2773         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2774             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2775                 /*
2776                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2777                  * the best chunk we've found so far
2778                  */
2779                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2780                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2781                         /*
2782                          * Someone more lucky has already allocated it.
2783                          * The only thing we can do is just take first
2784                          * found block(s)
2785                          */
2786                         lost = atomic_inc_return(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2787                         mb_debug(sb, "lost chunk, group: %u, start: %d, len: %d, lost: %d\n",
2788                                  ac->ac_b_ex.fe_group, ac->ac_b_ex.fe_start,
2789                                  ac->ac_b_ex.fe_len, lost);
2790
2791                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2792                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2793                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2794                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2795                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2796                         cr = 3;
2797                         goto repeat;
2798                 }
2799         }
2800
2801         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2802                 atomic64_inc(&sbi->s_bal_cX_hits[ac->ac_criteria]);
2803 out:
2804         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2805                 err = first_err;
2806
2807         mb_debug(sb, "Best len %d, origin len %d, ac_status %u, ac_flags 0x%x, cr %d ret %d\n",
2808                  ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_o_ex.fe_len, ac->ac_status,
2809                  ac->ac_flags, cr, err);
2810
2811         if (nr)
2812                 ext4_mb_prefetch_fini(sb, prefetch_grp, nr);
2813
2814         return err;
2815 }
2816
2817 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2818 {
2819         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2820         ext4_group_t group;
2821
2822         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2823                 return NULL;
2824         group = *pos + 1;
2825         return (void *) ((unsigned long) group);
2826 }
2827
2828 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2829 {
2830         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2831         ext4_group_t group;
2832
2833         ++*pos;
2834         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2835                 return NULL;
2836         group = *pos + 1;
2837         return (void *) ((unsigned long) group);
2838 }
2839
2840 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2841 {
2842         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2843         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2844         int i;
2845         int err, buddy_loaded = 0;
2846         struct ext4_buddy e4b;
2847         struct ext4_group_info *grinfo;
2848         unsigned char blocksize_bits = min_t(unsigned char,
2849                                              sb->s_blocksize_bits,
2850                                              EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE);
2851         struct sg {
2852                 struct ext4_group_info info;
2853                 ext4_grpblk_t counters[EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE + 2];
2854         } sg;
2855
2856         group--;
2857         if (group == 0)
2858                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2859                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2860                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]\n");
2861
2862         i = (blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2863                 sizeof(struct ext4_group_info);
2864
2865         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2866         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2867         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2868                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2869                 if (err) {
2870                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2871                         return 0;
2872                 }
2873                 buddy_loaded = 1;
2874         }
2875
2876         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2877
2878         if (buddy_loaded)
2879                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2880
2881         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2882                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2883         for (i = 0; i <= 13; i++)
2884                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= blocksize_bits + 1 ?
2885                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2886         seq_puts(seq, " ]\n");
2887
2888         return 0;
2889 }
2890
2891 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2892 {
2893 }
2894
2895 const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2896         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2897         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2898         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2899         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2900 };
2901
2902 int ext4_seq_mb_stats_show(struct seq_file *seq, void *offset)
2903 {
2904         struct super_block *sb = (struct super_block *)seq->private;
2905         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2906
2907         seq_puts(seq, "mballoc:\n");
2908         if (!sbi->s_mb_stats) {
2909                 seq_puts(seq, "\tmb stats collection turned off.\n");
2910                 seq_puts(seq, "\tTo enable, please write \"1\" to sysfs file mb_stats.\n");
2911                 return 0;
2912         }
2913         seq_printf(seq, "\treqs: %u\n", atomic_read(&sbi->s_bal_reqs));
2914         seq_printf(seq, "\tsuccess: %u\n", atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2915
2916         seq_printf(seq, "\tgroups_scanned: %u\n",  atomic_read(&sbi->s_bal_groups_scanned));
2917
2918         seq_puts(seq, "\tcr0_stats:\n");
2919         seq_printf(seq, "\t\thits: %llu\n", atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_hits[0]));
2920         seq_printf(seq, "\t\tgroups_considered: %llu\n",
2921                    atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_groups_considered[0]));
2922         seq_printf(seq, "\t\tuseless_loops: %llu\n",
2923                    atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_failed[0]));
2924         seq_printf(seq, "\t\tbad_suggestions: %u\n",
2925                    atomic_read(&sbi->s_bal_cr0_bad_suggestions));
2926
2927         seq_puts(seq, "\tcr1_stats:\n");
2928         seq_printf(seq, "\t\thits: %llu\n", atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_hits[1]));
2929         seq_printf(seq, "\t\tgroups_considered: %llu\n",
2930                    atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_groups_considered[1]));
2931         seq_printf(seq, "\t\tuseless_loops: %llu\n",
2932                    atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_failed[1]));
2933         seq_printf(seq, "\t\tbad_suggestions: %u\n",
2934                    atomic_read(&sbi->s_bal_cr1_bad_suggestions));
2935
2936         seq_puts(seq, "\tcr2_stats:\n");
2937         seq_printf(seq, "\t\thits: %llu\n", atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_hits[2]));
2938         seq_printf(seq, "\t\tgroups_considered: %llu\n",
2939                    atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_groups_considered[2]));
2940         seq_printf(seq, "\t\tuseless_loops: %llu\n",
2941                    atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_failed[2]));
2942
2943         seq_puts(seq, "\tcr3_stats:\n");
2944         seq_printf(seq, "\t\thits: %llu\n", atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_hits[3]));
2945         seq_printf(seq, "\t\tgroups_considered: %llu\n",
2946                    atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_groups_considered[3]));
2947         seq_printf(seq, "\t\tuseless_loops: %llu\n",
2948                    atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_failed[3]));
2949         seq_printf(seq, "\textents_scanned: %u\n", atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned));
2950         seq_printf(seq, "\t\tgoal_hits: %u\n", atomic_read(&sbi->s_bal_goals));
2951         seq_printf(seq, "\t\t2^n_hits: %u\n", atomic_read(&sbi->s_bal_2orders));
2952         seq_printf(seq, "\t\tbreaks: %u\n", atomic_read(&sbi->s_bal_breaks));
2953         seq_printf(seq, "\t\tlost: %u\n", atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2954
2955         seq_printf(seq, "\tbuddies_generated: %u/%u\n",
2956                    atomic_read(&sbi->s_mb_buddies_generated),
2957                    ext4_get_groups_count(sb));
2958         seq_printf(seq, "\tbuddies_time_used: %llu\n",
2959                    atomic64_read(&sbi->s_mb_generation_time));
2960         seq_printf(seq, "\tpreallocated: %u\n",
2961                    atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated));
2962         seq_printf(seq, "\tdiscarded: %u\n",
2963                    atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2964         return 0;
2965 }
2966
2967 static void *ext4_mb_seq_structs_summary_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2968 {
2969         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2970         unsigned long position;
2971
2972         read_lock(&EXT4_SB(sb)->s_mb_rb_lock);
2973
2974         if (*pos < 0 || *pos >= MB_NUM_ORDERS(sb) + 1)
2975                 return NULL;
2976         position = *pos + 1;
2977         return (void *) ((unsigned long) position);
2978 }
2979
2980 static void *ext4_mb_seq_structs_summary_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2981 {
2982         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2983         unsigned long position;
2984
2985         ++*pos;
2986         if (*pos < 0 || *pos >= MB_NUM_ORDERS(sb) + 1)
2987                 return NULL;
2988         position = *pos + 1;
2989         return (void *) ((unsigned long) position);
2990 }
2991
2992 static int ext4_mb_seq_structs_summary_show(struct seq_file *seq, void *v)
2993 {
2994         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2995         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2996         unsigned long position = ((unsigned long) v);
2997         struct ext4_group_info *grp;
2998         struct rb_node *n;
2999         unsigned int count, min, max;
3000
3001         position--;
3002         if (position >= MB_NUM_ORDERS(sb)) {
3003                 seq_puts(seq, "fragment_size_tree:\n");
3004                 n = rb_first(&sbi->s_mb_avg_fragment_size_root);
3005                 if (!n) {
3006                         seq_puts(seq, "\ttree_min: 0\n\ttree_max: 0\n\ttree_nodes: 0\n");
3007                         return 0;
3008                 }
3009                 grp = rb_entry(n, struct ext4_group_info, bb_avg_fragment_size_rb);
3010                 min = grp->bb_fragments ? grp->bb_free / grp->bb_fragments : 0;
3011                 count = 1;
3012                 while (rb_next(n)) {
3013                         count++;
3014                         n = rb_next(n);
3015                 }
3016                 grp = rb_entry(n, struct ext4_group_info, bb_avg_fragment_size_rb);
3017                 max = grp->bb_fragments ? grp->bb_free / grp->bb_fragments : 0;
3018
3019                 seq_printf(seq, "\ttree_min: %u\n\ttree_max: %u\n\ttree_nodes: %u\n",
3020                            min, max, count);
3021                 return 0;
3022         }
3023
3024         if (position == 0) {
3025                 seq_printf(seq, "optimize_scan: %d\n",
3026                            test_opt2(sb, MB_OPTIMIZE_SCAN) ? 1 : 0);
3027                 seq_puts(seq, "max_free_order_lists:\n");
3028         }
3029         count = 0;
3030         list_for_each_entry(grp, &sbi->s_mb_largest_free_orders[position],
3031                             bb_largest_free_order_node)
3032                 count++;
3033         seq_printf(seq, "\tlist_order_%u_groups: %u\n",
3034                    (unsigned int)position, count);
3035
3036         return 0;
3037 }
3038
3039 static void ext4_mb_seq_structs_summary_stop(struct seq_file *seq, void *v)
3040 {
3041         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
3042
3043         read_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_mb_rb_lock);
3044 }
3045
3046 const struct seq_operations ext4_mb_seq_structs_summary_ops = {
3047         .start  = ext4_mb_seq_structs_summary_start,
3048         .next   = ext4_mb_seq_structs_summary_next,
3049         .stop   = ext4_mb_seq_structs_summary_stop,
3050         .show   = ext4_mb_seq_structs_summary_show,
3051 };
3052
3053 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
3054 {
3055         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
3056         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
3057
3058         BUG_ON(!cachep);
3059         return cachep;
3060 }
3061
3062 /*
3063  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
3064  * of groups
3065  */
3066 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
3067 {
3068         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3069         unsigned size;
3070         struct ext4_group_info ***old_groupinfo, ***new_groupinfo;
3071
3072         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
3073                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
3074         if (size <= sbi->s_group_info_size)
3075                 return 0;
3076
3077         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
3078         new_groupinfo = kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
3079         if (!new_groupinfo) {
3080                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
3081                 return -ENOMEM;
3082         }
3083         rcu_read_lock();
3084         old_groupinfo = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
3085         if (old_groupinfo)
3086                 memcpy(new_groupinfo, old_groupinfo,
3087                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
3088         rcu_read_unlock();
3089         rcu_assign_pointer(sbi->s_group_info, new_groupinfo);
3090         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
3091         if (old_groupinfo)
3092                 ext4_kvfree_array_rcu(old_groupinfo);
3093         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n",
3094                    sbi->s_group_info_size);
3095         return 0;
3096 }
3097
3098 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
3099 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
3100                           struct ext4_group_desc *desc)
3101 {
3102         int i;
3103         int metalen = 0;
3104         int idx = group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
3105         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3106         struct ext4_group_info **meta_group_info;
3107         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
3108
3109         /*
3110          * First check if this group is the first of a reserved block.
3111          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
3112          * to ext4_group_info structures
3113          */
3114         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
3115                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
3116                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
3117                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
3118                 if (meta_group_info == NULL) {
3119                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
3120                                  "for a buddy group");
3121                         goto exit_meta_group_info;
3122                 }
3123                 rcu_read_lock();
3124                 rcu_dereference(sbi->s_group_info)[idx] = meta_group_info;
3125                 rcu_read_unlock();
3126         }
3127
3128         meta_group_info = sbi_array_rcu_deref(sbi, s_group_info, idx);
3129         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
3130
3131         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
3132         if (meta_group_info[i] == NULL) {
3133                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
3134                 goto exit_group_info;
3135         }
3136         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
3137                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
3138
3139         /*
3140          * initialize bb_free to be able to skip
3141          * empty groups without initialization
3142          */
3143         if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
3144             (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
3145                 meta_group_info[i]->bb_free =
3146                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
3147         } else {
3148                 meta_group_info[i]->bb_free =
3149                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
3150         }
3151
3152         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
3153         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
3154         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
3155         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_largest_free_order_node);
3156         RB_CLEAR_NODE(&meta_group_info[i]->bb_avg_fragment_size_rb);
3157         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
3158         meta_group_info[i]->bb_group = group;
3159
3160         mb_group_bb_bitmap_alloc(sb, meta_group_info[i], group);
3161         return 0;
3162
3163 exit_group_info:
3164         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
3165         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
3166                 struct ext4_group_info ***group_info;
3167
3168                 rcu_read_lock();
3169                 group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
3170                 kfree(group_info[idx]);
3171                 group_info[idx] = NULL;
3172                 rcu_read_unlock();
3173         }
3174 exit_meta_group_info:
3175         return -ENOMEM;
3176 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
3177
3178 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
3179 {
3180         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3181         ext4_group_t i;
3182         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3183         int err;
3184         struct ext4_group_desc *desc;
3185         struct ext4_group_info ***group_info;
3186         struct kmem_cache *cachep;
3187
3188         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
3189         if (err)
3190                 return err;
3191
3192         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
3193         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
3194                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
3195                 goto err_freesgi;
3196         }
3197         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
3198          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
3199          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
3200          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
3201         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
3202         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
3203         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3204                 cond_resched();
3205                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
3206                 if (desc == NULL) {
3207                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
3208                         goto err_freebuddy;
3209                 }
3210                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
3211                         goto err_freebuddy;
3212         }
3213
3214         if (ext4_has_feature_flex_bg(sb)) {
3215                 /* a single flex group is supposed to be read by a single IO.
3216                  * 2 ^ s_log_groups_per_flex != UINT_MAX as s_mb_prefetch is
3217                  * unsigned integer, so the maximum shift is 32.
3218                  */
3219                 if (sbi->s_es->s_log_groups_per_flex >= 32) {
3220                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "too many log groups per flexible block group");
3221                         goto err_freebuddy;
3222                 }
3223                 sbi->s_mb_prefetch = min_t(uint, 1 << sbi->s_es->s_log_groups_per_flex,
3224                         BLK_MAX_SEGMENT_SIZE >> (sb->s_blocksize_bits - 9));
3225                 sbi->s_mb_prefetch *= 8; /* 8 prefetch IOs in flight at most */
3226         } else {
3227                 sbi->s_mb_prefetch = 32;
3228         }
3229         if (sbi->s_mb_prefetch > ext4_get_groups_count(sb))
3230                 sbi->s_mb_prefetch = ext4_get_groups_count(sb);
3231         /* now many real IOs to prefetch within a single allocation at cr=0
3232          * given cr=0 is an CPU-related optimization we shouldn't try to
3233          * load too many groups, at some point we should start to use what
3234          * we've got in memory.
3235          * with an average random access time 5ms, it'd take a second to get
3236          * 200 groups (* N with flex_bg), so let's make this limit 4
3237          */
3238         sbi->s_mb_prefetch_limit = sbi->s_mb_prefetch * 4;
3239         if (sbi->s_mb_prefetch_limit > ext4_get_groups_count(sb))
3240                 sbi->s_mb_prefetch_limit = ext4_get_groups_count(sb);
3241
3242         return 0;
3243
3244 err_freebuddy:
3245         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
3246         while (i-- > 0)
3247                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
3248         i = sbi->s_group_info_size;
3249         rcu_read_lock();
3250         group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
3251         while (i-- > 0)
3252                 kfree(group_info[i]);
3253         rcu_read_unlock();
3254         iput(sbi->s_buddy_cache);
3255 err_freesgi:
3256         rcu_read_lock();
3257         kvfree(rcu_dereference(sbi->s_group_info));
3258         rcu_read_unlock();
3259         return -ENOMEM;
3260 }
3261
3262 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
3263 {
3264         int i;
3265
3266         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
3267                 kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
3268                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
3269         }
3270 }
3271
3272 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
3273 {
3274         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
3275         int slab_size;
3276         int blocksize_bits = order_base_2(size);
3277         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
3278         struct kmem_cache *cachep;
3279
3280         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
3281                 return -EINVAL;
3282
3283         if (unlikely(cache_index < 0))
3284                 cache_index = 0;
3285
3286         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
3287         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
3288                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
3289                 return 0;       /* Already created */
3290         }
3291
3292         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
3293                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
3294
3295         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
3296                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
3297                                         NULL);
3298
3299         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
3300
3301         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
3302         if (!cachep) {
3303                 printk(KERN_EMERG
3304                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
3305                 return -ENOMEM;
3306         }
3307
3308         return 0;
3309 }
3310
3311 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
3312 {
3313         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3314         unsigned i, j;
3315         unsigned offset, offset_incr;
3316         unsigned max;
3317         int ret;
3318
3319         i = MB_NUM_ORDERS(sb) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
3320
3321         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
3322         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
3323                 ret = -ENOMEM;
3324                 goto out;
3325         }
3326
3327         i = MB_NUM_ORDERS(sb) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
3328         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
3329         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
3330                 ret = -ENOMEM;
3331                 goto out;
3332         }
3333
3334         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
3335         if (ret < 0)
3336                 goto out;
3337
3338         /* order 0 is regular bitmap */
3339         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
3340         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
3341
3342         i = 1;
3343         offset = 0;
3344         offset_incr = 1 << (sb->s_blocksize_bits - 1);
3345         max = sb->s_blocksize << 2;
3346         do {
3347                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
3348                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
3349                 offset += offset_incr;
3350                 offset_incr = offset_incr >> 1;
3351                 max = max >> 1;
3352                 i++;
3353         } while (i < MB_NUM_ORDERS(sb));
3354
3355         sbi->s_mb_avg_fragment_size_root = RB_ROOT;
3356         sbi->s_mb_largest_free_orders =
3357                 kmalloc_array(MB_NUM_ORDERS(sb), sizeof(struct list_head),
3358                         GFP_KERNEL);
3359         if (!sbi->s_mb_largest_free_orders) {
3360                 ret = -ENOMEM;
3361                 goto out;
3362         }
3363         sbi->s_mb_largest_free_orders_locks =
3364                 kmalloc_array(MB_NUM_ORDERS(sb), sizeof(rwlock_t),
3365                         GFP_KERNEL);
3366         if (!sbi->s_mb_largest_free_orders_locks) {
3367                 ret = -ENOMEM;
3368                 goto out;
3369         }
3370         for (i = 0; i < MB_NUM_ORDERS(sb); i++) {
3371                 INIT_LIST_HEAD(&sbi->s_mb_largest_free_orders[i]);
3372                 rwlock_init(&sbi->s_mb_largest_free_orders_locks[i]);
3373         }
3374         rwlock_init(&sbi->s_mb_rb_lock);
3375
3376         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
3377         sbi->s_mb_free_pending = 0;
3378         INIT_LIST_HEAD(&sbi->s_freed_data_list);
3379
3380         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
3381         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
3382         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
3383         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
3384         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
3385         sbi->s_mb_max_inode_prealloc = MB_DEFAULT_MAX_INODE_PREALLOC;
3386         /*
3387          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
3388          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
3389          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
3390          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
3391          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
3392          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
3393          * that, we will force a minimum group preallocation size of
3394          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
3395          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
3396          * which seems reasonable as a default.
3397          */
3398         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
3399                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
3400         /*
3401          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
3402          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
3403          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
3404          * the preallocation size to be an exact multiple of the
3405          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
3406          * the stripes.
3407          */
3408         if (sbi->s_stripe > 1) {
3409                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
3410                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
3411         }
3412
3413         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
3414         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
3415                 ret = -ENOMEM;
3416                 goto out;
3417         }
3418         for_each_possible_cpu(i) {
3419                 struct ext4_locality_group *lg;
3420                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
3421                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
3422                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
3423                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
3424                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
3425         }
3426
3427         if (blk_queue_nonrot(bdev_get_queue(sb->s_bdev)))
3428                 sbi->s_mb_max_linear_groups = 0;
3429         else
3430                 sbi->s_mb_max_linear_groups = MB_DEFAULT_LINEAR_LIMIT;
3431         /* init file for buddy data */
3432         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
3433         if (ret != 0)
3434                 goto out_free_locality_groups;
3435
3436         return 0;
3437
3438 out_free_locality_groups:
3439         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
3440         sbi->s_locality_groups = NULL;
3441 out:
3442         kfree(sbi->s_mb_largest_free_orders);
3443         kfree(sbi->s_mb_largest_free_orders_locks);
3444         kfree(sbi->s_mb_offsets);
3445         sbi->s_mb_offsets = NULL;
3446         kfree(sbi->s_mb_maxs);
3447         sbi->s_mb_maxs = NULL;
3448         return ret;
3449 }
3450
3451 /* need to called with the ext4 group lock held */
3452 static int ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
3453 {
3454         struct ext4_prealloc_space *pa;
3455         struct list_head *cur, *tmp;
3456         int count = 0;
3457
3458         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
3459                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3460                 list_del(&pa->pa_group_list);
3461                 count++;
3462                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3463         }
3464         return count;
3465 }
3466
3467 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
3468 {
3469         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3470         ext4_group_t i;
3471         int num_meta_group_infos;
3472         struct ext4_group_info *grinfo, ***group_info;
3473         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3474         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
3475         int count;
3476
3477         if (sbi->s_group_info) {
3478                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3479                         cond_resched();
3480                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
3481                         mb_group_bb_bitmap_free(grinfo);
3482                         ext4_lock_group(sb, i);
3483                         count = ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
3484                         if (count)
3485                                 mb_debug(sb, "mballoc: %d PAs left\n",
3486                                          count);
3487                         ext4_unlock_group(sb, i);
3488                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
3489                 }
3490                 num_meta_group_infos = (ngroups +
3491                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
3492                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
3493                 rcu_read_lock();
3494                 group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
3495                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
3496                         kfree(group_info[i]);
3497                 kvfree(group_info);
3498                 rcu_read_unlock();
3499         }
3500         kfree(sbi->s_mb_largest_free_orders);
3501         kfree(sbi->s_mb_largest_free_orders_locks);
3502         kfree(sbi->s_mb_offsets);
3503         kfree(sbi->s_mb_maxs);
3504         iput(sbi->s_buddy_cache);
3505         if (sbi->s_mb_stats) {
3506                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
3507                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
3508                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
3509                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
3510                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
3511                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
3512                       "mballoc: %u extents scanned, %u groups scanned, %u goal hits, "
3513                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
3514                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
3515                                 atomic_read(&sbi->s_bal_groups_scanned),
3516                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
3517                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
3518                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
3519                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
3520                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
3521                        "mballoc: %u generated and it took %llu",
3522                                 atomic_read(&sbi->s_mb_buddies_generated),
3523                                 atomic64_read(&sbi->s_mb_generation_time));
3524                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
3525                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
3526                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
3527                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
3528         }
3529
3530         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
3531
3532         return 0;
3533 }
3534
3535 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
3536                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count,
3537                 struct bio **biop)
3538 {
3539         ext4_fsblk_t discard_block;
3540
3541         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
3542                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
3543         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
3544         trace_ext4_discard_blocks(sb,
3545                         (unsigned long long) discard_block, count);
3546         if (biop) {
3547                 return __blkdev_issue_discard(sb->s_bdev,
3548                         (sector_t)discard_block << (sb->s_blocksize_bits - 9),
3549                         (sector_t)count << (sb->s_blocksize_bits - 9),
3550                         GFP_NOFS, 0, biop);
3551         } else
3552                 return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
3553 }
3554
3555 static void ext4_free_data_in_buddy(struct super_block *sb,
3556                                     struct ext4_free_data *entry)
3557 {
3558         struct ext4_buddy e4b;
3559         struct ext4_group_info *db;
3560         int err, count = 0, count2 = 0;
3561
3562         mb_debug(sb, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
3563                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
3564
3565         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
3566         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
3567         BUG_ON(err != 0);
3568
3569         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
3570         EXT4_SB(sb)->s_mb_free_pending -= entry->efd_count;
3571         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
3572
3573         db = e4b.bd_info;
3574         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
3575         count += entry->efd_count;
3576         count2++;
3577         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
3578         /* Take it out of per group rb tree */
3579         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
3580         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3581
3582         /*
3583          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
3584          * ext4_trim_fs can trim it.
3585          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
3586          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
3587          */
3588         if (!test_opt(sb, DISCARD))
3589                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
3590
3591         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
3592                 /* No more items in the per group rb tree
3593                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
3594                  */
3595                 put_page(e4b.bd_buddy_page);
3596                 put_page(e4b.bd_bitmap_page);
3597         }
3598         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
3599         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
3600         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3601
3602         mb_debug(sb, "freed %d blocks in %d structures\n", count,
3603                  count2);
3604 }
3605
3606 /*
3607  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
3608  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
3609  */
3610 void ext4_process_freed_data(struct super_block *sb, tid_t commit_tid)
3611 {
3612         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3613         struct ext4_free_data *entry, *tmp;
3614         struct bio *discard_bio = NULL;
3615         struct list_head freed_data_list;
3616         struct list_head *cut_pos = NULL;
3617         int err;
3618
3619         INIT_LIST_HEAD(&freed_data_list);
3620
3621         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
3622         list_for_each_entry(entry, &sbi->s_freed_data_list, efd_list) {
3623                 if (entry->efd_tid != commit_tid)
3624                         break;
3625                 cut_pos = &entry->efd_list;
3626         }
3627         if (cut_pos)
3628                 list_cut_position(&freed_data_list, &sbi->s_freed_data_list,
3629                                   cut_pos);
3630         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
3631
3632         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
3633                 list_for_each_entry(entry, &freed_data_list, efd_list) {
3634                         err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
3635                                                  entry->efd_start_cluster,
3636                                                  entry->efd_count,
3637                                                  &discard_bio);
3638                         if (err && err != -EOPNOTSUPP) {
3639                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
3640                                          " group:%d block:%d count:%d failed"
3641                                          " with %d", entry->efd_group,
3642                                          entry->efd_start_cluster,
3643                                          entry->efd_count, err);
3644                         } else if (err == -EOPNOTSUPP)
3645                                 break;
3646                 }
3647
3648                 if (discard_bio) {
3649                         submit_bio_wait(discard_bio);
3650                         bio_put(discard_bio);
3651                 }
3652         }
3653
3654         list_for_each_entry_safe(entry, tmp, &freed_data_list, efd_list)
3655                 ext4_free_data_in_buddy(sb, entry);
3656 }
3657
3658 int __init ext4_init_mballoc(void)
3659 {
3660         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
3661                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
3662         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
3663                 goto out;
3664
3665         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
3666                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
3667         if (ext4_ac_cachep == NULL)
3668                 goto out_pa_free;
3669
3670         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
3671                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
3672         if (ext4_free_data_cachep == NULL)
3673                 goto out_ac_free;
3674
3675         return 0;
3676
3677 out_ac_free:
3678         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
3679 out_pa_free:
3680         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
3681 out:
3682         return -ENOMEM;
3683 }
3684
3685 void ext4_exit_mballoc(void)
3686 {
3687         /*
3688          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
3689          * before destroying the slab cache.
3690          */
3691         rcu_barrier();
3692         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
3693         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
3694         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
3695         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
3696 }
3697
3698
3699 /*
3700  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
3701  * Returns 0 if success or error code
3702  */
3703 static noinline_for_stack int
3704 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
3705                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
3706 {
3707         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3708         struct ext4_group_desc *gdp;
3709         struct buffer_head *gdp_bh;
3710         struct ext4_sb_info *sbi;
3711         struct super_block *sb;
3712         ext4_fsblk_t block;
3713         int err, len;
3714
3715         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3716         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
3717
3718         sb = ac->ac_sb;
3719         sbi = EXT4_SB(sb);
3720
3721         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3722         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3723                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3724                 bitmap_bh = NULL;
3725                 goto out_err;
3726         }
3727
3728         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
3729         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
3730         if (err)
3731                 goto out_err;
3732
3733         err = -EIO;
3734         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
3735         if (!gdp)
3736                 goto out_err;
3737
3738         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
3739                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
3740
3741         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
3742         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
3743         if (err)
3744                 goto out_err;
3745
3746         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3747
3748         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3749         if (!ext4_inode_block_valid(ac->ac_inode, block, len)) {
3750                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
3751                            "fs metadata", block, block+len);
3752                 /* File system mounted not to panic on error
3753                  * Fix the bitmap and return EFSCORRUPTED
3754                  * We leak some of the blocks here.
3755                  */
3756                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3757                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
3758                               ac->ac_b_ex.fe_len);
3759                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3760                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
3761                 if (!err)
3762                         err = -EFSCORRUPTED;
3763                 goto out_err;
3764         }
3765
3766         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3767 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
3768         {
3769                 int i;
3770                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
3771                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
3772                                                 bitmap_bh->b_data));
3773                 }
3774         }
3775 #endif
3776         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
3777                       ac->ac_b_ex.fe_len);
3778         if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
3779             (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
3780                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
3781                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
3782                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
3783                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
3784         }
3785         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
3786         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
3787         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
3788         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
3789
3790         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3791         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
3792         /*
3793          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
3794          */
3795         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
3796                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
3797                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
3798                                    reserv_clstrs);
3799
3800         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
3801                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
3802                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
3803                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
3804                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
3805                                                   flex_group)->free_clusters);
3806         }
3807
3808         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
3809         if (err)
3810                 goto out_err;
3811         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
3812
3813 out_err:
3814         brelse(bitmap_bh);
3815         return err;
3816 }
3817
3818 /*
3819  * Idempotent helper for Ext4 fast commit replay path to set the state of
3820  * blocks in bitmaps and update counters.
3821  */
3822 void ext4_mb_mark_bb(struct super_block *sb, ext4_fsblk_t block,
3823                         int len, int state)
3824 {
3825         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3826         struct ext4_group_desc *gdp;
3827         struct buffer_head *gdp_bh;
3828         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3829         ext4_group_t group;
3830         ext4_grpblk_t blkoff;
3831         int i, clen, err;
3832         int already;
3833
3834         clen = EXT4_B2C(sbi, len);
3835
3836         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &group, &blkoff);
3837         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3838         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3839                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3840                 bitmap_bh = NULL;
3841                 goto out_err;
3842         }
3843
3844         err = -EIO;
3845         gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &gdp_bh);
3846         if (!gdp)
3847                 goto out_err;
3848
3849         ext4_lock_group(sb, group);
3850         already = 0;
3851         for (i = 0; i < clen; i++)
3852                 if (!mb_test_bit(blkoff + i, bitmap_bh->b_data) == !state)
3853                         already++;
3854
3855         if (state)
3856                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, blkoff, clen);
3857         else
3858                 mb_test_and_clear_bits(bitmap_bh->b_data, blkoff, clen);
3859         if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
3860             (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
3861                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
3862                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
3863                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
3864                                                 group, gdp));
3865         }
3866         if (state)
3867                 clen = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - clen + already;
3868         else
3869                 clen = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + clen - already;
3870
3871         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, clen);
3872         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, group, gdp, bitmap_bh);
3873         ext4_group_desc_csum_set(sb, group, gdp);
3874
3875         ext4_unlock_group(sb, group);
3876
3877         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
3878                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, group);
3879
3880                 atomic64_sub(len,
3881                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
3882                                                   flex_group)->free_clusters);
3883         }
3884
3885         err = ext4_handle_dirty_metadata(NULL, NULL, bitmap_bh);
3886         if (err)
3887                 goto out_err;
3888         sync_dirty_buffer(bitmap_bh);
3889         err = ext4_handle_dirty_metadata(NULL, NULL, gdp_bh);
3890         sync_dirty_buffer(gdp_bh);
3891
3892 out_err:
3893         brelse(bitmap_bh);
3894 }
3895
3896 /*
3897  * here we normalize request for locality group
3898  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
3899  * s_strip if we set the same via mount option.
3900  * s_mb_group_prealloc can be configured via
3901  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
3902  *
3903  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3904  */
3905 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3906 {
3907         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3908         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3909
3910         BUG_ON(lg == NULL);
3911         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3912         mb_debug(sb, "goal %u blocks for locality group\n", ac->ac_g_ex.fe_len);
3913 }
3914
3915 /*
3916  * Normalization means making request better in terms of
3917  * size and alignment
3918  */
3919 static noinline_for_stack void
3920 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3921                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3922 {
3923         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3924         int bsbits, max;
3925         ext4_lblk_t end;
3926         loff_t size, start_off;
3927         loff_t orig_size __maybe_unused;
3928         ext4_lblk_t start;
3929         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3930         struct ext4_prealloc_space *pa;
3931
3932         /* do normalize only data requests, metadata requests
3933            do not need preallocation */
3934         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3935                 return;
3936
3937         /* sometime caller may want exact blocks */
3938         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3939                 return;
3940
3941         /* caller may indicate that preallocation isn't
3942          * required (it's a tail, for example) */
3943         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3944                 return;
3945
3946         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3947                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3948                 return ;
3949         }
3950
3951         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3952
3953         /* first, let's learn actual file size
3954          * given current request is allocated */
3955         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3956         size = size << bsbits;
3957         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3958                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3959         orig_size = size;
3960
3961         /* max size of free chunks */
3962         max = 2 << bsbits;
3963
3964 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3965                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3966
3967         /* first, try to predict filesize */
3968         /* XXX: should this table be tunable? */
3969         start_off = 0;
3970         if (size <= 16 * 1024) {
3971                 size = 16 * 1024;
3972         } else if (size <= 32 * 1024) {
3973                 size = 32 * 1024;
3974         } else if (size <= 64 * 1024) {
3975                 size = 64 * 1024;
3976         } else if (size <= 128 * 1024) {
3977                 size = 128 * 1024;
3978         } else if (size <= 256 * 1024) {
3979                 size = 256 * 1024;
3980         } else if (size <= 512 * 1024) {
3981                 size = 512 * 1024;
3982         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3983                 size = 1024 * 1024;
3984         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3985                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3986                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3987                 size = 2 * 1024 * 1024;
3988         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3989                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3990                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3991                 size = 4 * 1024 * 1024;
3992         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3993                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3994                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3995                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3996                 size = 8 * 1024 * 1024;
3997         } else {
3998                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3999                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
4000                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
4001         }
4002         size = size >> bsbits;
4003         start = start_off >> bsbits;
4004
4005         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
4006         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
4007                 size -= ar->lleft + 1 - start;
4008                 start = ar->lleft + 1;
4009         }
4010         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
4011                 size -= start + size - ar->lright;
4012
4013         /*
4014          * Trim allocation request for filesystems with artificially small
4015          * groups.
4016          */
4017         if (size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb))
4018                 size = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb);
4019
4020         end = start + size;
4021
4022         /* check we don't cross already preallocated blocks */
4023         rcu_read_lock();
4024         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
4025                 ext4_lblk_t pa_end;
4026
4027                 if (pa->pa_deleted)
4028                         continue;
4029                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4030                 if (pa->pa_deleted) {
4031                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4032                         continue;
4033                 }
4034
4035                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
4036                                                   pa->pa_len);
4037
4038                 /* PA must not overlap original request */
4039                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
4040                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
4041
4042                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
4043                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
4044                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4045                         continue;
4046                 }
4047                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
4048
4049                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
4050                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
4051                         BUG_ON(pa_end < start);
4052                         start = pa_end;
4053                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
4054                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
4055                         end = pa->pa_lstart;
4056                 }
4057                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4058         }
4059         rcu_read_unlock();
4060         size = end - start;
4061
4062         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
4063         rcu_read_lock();
4064         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
4065                 ext4_lblk_t pa_end;
4066
4067                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4068                 if (pa->pa_deleted == 0) {
4069                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
4070                                                           pa->pa_len);
4071                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
4072                 }
4073                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4074         }
4075         rcu_read_unlock();
4076
4077         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
4078                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
4079                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
4080                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
4081                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
4082                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
4083                 BUG();
4084         }
4085         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
4086
4087         /* now prepare goal request */
4088
4089         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
4090          * placement or satisfy big request as is */
4091         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
4092         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
4093
4094         /* define goal start in order to merge */
4095         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
4096                 /* merge to the right */
4097                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
4098                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
4099                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
4100                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
4101         }
4102         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
4103                 /* merge to the left */
4104                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
4105                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
4106                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
4107                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
4108         }
4109
4110         mb_debug(ac->ac_sb, "goal: %lld(was %lld) blocks at %u\n", size,
4111                  orig_size, start);
4112 }
4113
4114 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
4115 {
4116         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4117
4118         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len >= 1) {
4119                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
4120                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
4121                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
4122                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
4123                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
4124                 atomic_add(ac->ac_groups_scanned, &sbi->s_bal_groups_scanned);
4125                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
4126                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
4127                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
4128                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
4129                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
4130         }
4131
4132         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
4133                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
4134         else
4135                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
4136 }
4137
4138 /*
4139  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
4140  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
4141  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
4142  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
4143  */
4144 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
4145 {
4146         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4147         struct ext4_buddy e4b;
4148         int err;
4149
4150         if (pa == NULL) {
4151                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
4152                         return;
4153                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
4154                 if (err) {
4155                         /*
4156                          * This should never happen since we pin the
4157                          * pages in the ext4_allocation_context so
4158                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
4159                          */
4160                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
4161                         return;
4162                 }
4163                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
4164                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
4165                                ac->ac_f_ex.fe_len);
4166                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
4167                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4168                 return;
4169         }
4170         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
4171                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
4172 }
4173
4174 /*
4175  * use blocks preallocated to inode
4176  */
4177 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
4178                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
4179 {
4180         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4181         ext4_fsblk_t start;
4182         ext4_fsblk_t end;
4183         int len;
4184
4185         /* found preallocated blocks, use them */
4186         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
4187         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
4188                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
4189         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
4190         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
4191                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
4192         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
4193         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
4194         ac->ac_pa = pa;
4195
4196         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
4197         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
4198         BUG_ON(pa->pa_free < len);
4199         pa->pa_free -= len;
4200
4201         mb_debug(ac->ac_sb, "use %llu/%d from inode pa %p\n", start, len, pa);
4202 }
4203
4204 /*
4205  * use blocks preallocated to locality group
4206  */
4207 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
4208                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
4209 {
4210         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
4211
4212         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
4213                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
4214                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
4215         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
4216         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
4217         ac->ac_pa = pa;
4218
4219         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
4220          * possible race when the group is being loaded concurrently
4221          * instead we correct pa later, after blocks are marked
4222          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
4223          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
4224          */
4225         mb_debug(ac->ac_sb, "use %u/%u from group pa %p\n",
4226                  pa->pa_lstart-len, len, pa);
4227 }
4228
4229 /*
4230  * Return the prealloc space that have minimal distance
4231  * from the goal block. @cpa is the prealloc
4232  * space that is having currently known minimal distance
4233  * from the goal block.
4234  */
4235 static struct ext4_prealloc_space *
4236 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
4237                         struct ext4_prealloc_space *pa,
4238                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
4239 {
4240         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
4241
4242         if (cpa == NULL) {
4243                 atomic_inc(&pa->pa_count);
4244                 return pa;
4245         }
4246         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
4247         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
4248
4249         if (cur_distance <= new_distance)
4250                 return cpa;
4251
4252         /* drop the previous reference */
4253         atomic_dec(&cpa->pa_count);
4254         atomic_inc(&pa->pa_count);
4255         return pa;
4256 }
4257
4258 /*
4259  * search goal blocks in preallocated space
4260  */
4261 static noinline_for_stack bool
4262 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
4263 {
4264         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4265         int order, i;
4266         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
4267         struct ext4_locality_group *lg;
4268         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
4269         ext4_fsblk_t goal_block;
4270
4271         /* only data can be preallocated */
4272         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4273                 return false;
4274
4275         /* first, try per-file preallocation */
4276         rcu_read_lock();
4277         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
4278
4279                 /* all fields in this condition don't change,
4280                  * so we can skip locking for them */
4281                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
4282                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
4283                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
4284                         continue;
4285
4286                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
4287                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
4288                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
4289                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
4290                         continue;
4291
4292                 /* found preallocated blocks, use them */
4293                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4294                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
4295                         atomic_inc(&pa->pa_count);
4296                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
4297                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4298                         ac->ac_criteria = 10;
4299                         rcu_read_unlock();
4300                         return true;
4301                 }
4302                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4303         }
4304         rcu_read_unlock();
4305
4306         /* can we use group allocation? */
4307         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
4308                 return false;
4309
4310         /* inode may have no locality group for some reason */
4311         lg = ac->ac_lg;
4312         if (lg == NULL)
4313                 return false;
4314         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
4315         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4316                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4317                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4318
4319         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
4320         /*
4321          * search for the prealloc space that is having
4322          * minimal distance from the goal block.
4323          */
4324         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
4325                 rcu_read_lock();
4326                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
4327                                         pa_inode_list) {
4328                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4329                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
4330                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
4331
4332                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
4333                                                                 pa, cpa);
4334                         }
4335                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4336                 }
4337                 rcu_read_unlock();
4338         }
4339         if (cpa) {
4340                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
4341                 ac->ac_criteria = 20;
4342                 return true;
4343         }
4344         return false;
4345 }
4346
4347 /*
4348  * the function goes through all block freed in the group
4349  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
4350  * buddy must be generated from this bitmap
4351  * Need to be called with the ext4 group lock held
4352  */
4353 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
4354                                                 ext4_group_t group)
4355 {
4356         struct rb_node *n;
4357         struct ext4_group_info *grp;
4358         struct ext4_free_data *entry;
4359
4360         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
4361         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
4362
4363         while (n) {
4364                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
4365                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
4366                 n = rb_next(n);
4367         }
4368         return;
4369 }
4370
4371 /*
4372  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
4373  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
4374  * Need to be called with ext4 group lock held
4375  */
4376 static noinline_for_stack
4377 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
4378                                         ext4_group_t group)
4379 {
4380         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
4381         struct ext4_prealloc_space *pa;
4382         struct list_head *cur;
4383         ext4_group_t groupnr;
4384         ext4_grpblk_t start;
4385         int preallocated = 0;
4386         int len;
4387
4388         /* all form of preallocation discards first load group,
4389          * so the only competing code is preallocation use.
4390          * we don't need any locking here
4391          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
4392          * otherwise we could leave used blocks available for
4393          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
4394          * is dropping preallocation
4395          */
4396         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4397                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
4398                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4399                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4400                                              &groupnr, &start);
4401                 len = pa->pa_len;
4402                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4403                 if (unlikely(len == 0))
4404                         continue;
4405                 BUG_ON(groupnr != group);
4406                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
4407                 preallocated += len;
4408         }
4409         mb_debug(sb, "preallocated %d for group %u\n", preallocated, group);
4410 }
4411
4412 static void ext4_mb_mark_pa_deleted(struct super_block *sb,
4413                                     struct ext4_prealloc_space *pa)
4414 {
4415         struct ext4_inode_info *ei;
4416
4417         if (pa->pa_deleted) {
4418                 ext4_warning(sb, "deleted pa, type:%d, pblk:%llu, lblk:%u, len:%d\n",
4419                              pa->pa_type, pa->pa_pstart, pa->pa_lstart,
4420                              pa->pa_len);
4421                 return;
4422         }
4423
4424         pa->pa_deleted = 1;
4425
4426         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
4427                 ei = EXT4_I(pa->pa_inode);
4428                 atomic_dec(&ei->i_prealloc_active);
4429         }
4430 }
4431
4432 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
4433 {
4434         struct ext4_prealloc_space *pa;
4435         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
4436
4437         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
4438         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
4439         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
4440 }
4441
4442 /*
4443  * drops a reference to preallocated space descriptor
4444  * if this was the last reference and the space is consumed
4445  */
4446 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
4447                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
4448 {
4449         ext4_group_t grp;
4450         ext4_fsblk_t grp_blk;
4451
4452         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
4453         spin_lock(&pa->pa_lock);
4454         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
4455                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4456                 return;
4457         }
4458
4459         if (pa->pa_deleted == 1) {
4460                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4461                 return;
4462         }
4463
4464         ext4_mb_mark_pa_deleted(sb, pa);
4465         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4466
4467         grp_blk = pa->pa_pstart;
4468         /*
4469          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
4470          * next group when pa is used up
4471          */
4472         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
4473                 grp_blk--;
4474
4475         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
4476
4477         /*
4478          * possible race:
4479          *
4480          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
4481          *                                      find block B in PA
4482          *  copy on-disk bitmap to buddy
4483          *                                      mark B in on-disk bitmap
4484          *                                      drop PA from group
4485          *  mark all PAs in buddy
4486          *
4487          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
4488          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
4489          * against that pair
4490          */
4491         ext4_lock_group(sb, grp);
4492         list_del(&pa->pa_group_list);
4493         ext4_unlock_group(sb, grp);
4494
4495         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4496         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4497         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4498
4499         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4500 }
4501
4502 /*
4503  * creates new preallocated space for given inode
4504  */
4505 static noinline_for_stack void
4506 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
4507 {
4508         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4509         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4510         struct ext4_prealloc_space *pa;
4511         struct ext4_group_info *grp;
4512         struct ext4_inode_info *ei;
4513
4514         /* preallocate only when found space is larger then requested */
4515         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
4516         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
4517         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
4518         BUG_ON(ac->ac_pa == NULL);
4519
4520         pa = ac->ac_pa;
4521
4522         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
4523                 int winl;
4524                 int wins;
4525                 int win;
4526                 int offs;
4527
4528                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
4529                  * so, found space must get proper lstart
4530                  * to cover original request */
4531                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
4532                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
4533
4534                 /* we're limited by original request in that
4535                  * logical block must be covered any way
4536                  * winl is window we can move our chunk within */
4537                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
4538
4539                 /* also, we should cover whole original request */
4540                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
4541
4542                 /* the smallest one defines real window */
4543                 win = min(winl, wins);
4544
4545                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
4546                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4547                 if (offs && offs < win)
4548                         win = offs;
4549
4550                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
4551                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
4552                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
4553                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
4554         }
4555
4556         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
4557          * allocated blocks for history */
4558         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
4559
4560         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4561         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4562         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4563         pa->pa_free = pa->pa_len;
4564         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
4565         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
4566         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
4567         pa->pa_deleted = 0;
4568         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
4569
4570         mb_debug(sb, "new inode pa %p: %llu/%d for %u\n", pa, pa->pa_pstart,
4571                  pa->pa_len, pa->pa_lstart);
4572         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
4573
4574         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
4575         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
4576
4577         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
4578         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
4579
4580         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
4581         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
4582
4583         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
4584
4585         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4586         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
4587         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4588         atomic_inc(&ei->i_prealloc_active);
4589 }
4590
4591 /*
4592  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
4593  */
4594 static noinline_for_stack void
4595 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
4596 {
4597         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4598         struct ext4_locality_group *lg;
4599         struct ext4_prealloc_space *pa;
4600         struct ext4_group_info *grp;
4601
4602         /* preallocate only when found space is larger then requested */
4603         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
4604         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
4605         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
4606         BUG_ON(ac->ac_pa == NULL);
4607
4608         pa = ac->ac_pa;
4609
4610         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
4611          * allocated blocks for history */
4612         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
4613
4614         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4615         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
4616         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4617         pa->pa_free = pa->pa_len;
4618         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
4619         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
4620         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
4621         pa->pa_deleted = 0;
4622         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
4623
4624         mb_debug(sb, "new group pa %p: %llu/%d for %u\n", pa, pa->pa_pstart,
4625                  pa->pa_len, pa->pa_lstart);
4626         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
4627
4628         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
4629         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
4630
4631         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
4632         lg = ac->ac_lg;
4633         BUG_ON(lg == NULL);
4634
4635         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
4636         pa->pa_inode = NULL;
4637
4638         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
4639
4640         /*
4641          * We will later add the new pa to the right bucket
4642          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
4643          */
4644 }
4645
4646 static void ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
4647 {
4648         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4649                 ext4_mb_new_group_pa(ac);
4650         else
4651                 ext4_mb_new_inode_pa(ac);
4652 }
4653
4654 /*
4655  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
4656  * in-core bitmap and buddy.
4657  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
4658  * nobody else can find/use it.
4659  * the caller MUST hold group/inode locks.
4660  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
4661  */
4662 static noinline_for_stack int
4663 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
4664                         struct ext4_prealloc_space *pa)
4665 {
4666         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4667         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4668         unsigned int end;
4669         unsigned int next;
4670         ext4_group_t group;
4671         ext4_grpblk_t bit;
4672         unsigned long long grp_blk_start;
4673         int free = 0;
4674
4675         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
4676         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
4677         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
4678         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
4679         end = bit + pa->pa_len;
4680
4681         while (bit < end) {
4682                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
4683                 if (bit >= end)
4684                         break;
4685                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
4686                 mb_debug(sb, "free preallocated %u/%u in group %u\n",
4687                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
4688                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
4689                 free += next - bit;
4690
4691                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
4692                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
4693                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
4694                                                next - bit);
4695                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
4696                 bit = next + 1;
4697         }
4698         if (free != pa->pa_free) {
4699                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
4700                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %d",
4701                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
4702                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
4703                          pa->pa_len);
4704                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
4705                                         free, pa->pa_free);
4706                 /*
4707                  * pa is already deleted so we use the value obtained
4708                  * from the bitmap and continue.
4709                  */
4710         }
4711         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
4712
4713         return 0;
4714 }
4715
4716 static noinline_for_stack int
4717 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
4718                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
4719 {
4720         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4721         ext4_group_t group;
4722         ext4_grpblk_t bit;
4723
4724         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
4725         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
4726         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
4727         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
4728         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
4729         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
4730         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
4731
4732         return 0;
4733 }
4734
4735 /*
4736  * releases all preallocations in given group
4737  *
4738  * first, we need to decide discard policy:
4739  * - when do we discard
4740  *   1) ENOSPC
4741  * - how many do we discard
4742  *   1) how many requested
4743  */
4744 static noinline_for_stack int
4745 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
4746                                         ext4_group_t group, int needed)
4747 {
4748         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
4749         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4750         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4751         struct list_head list;
4752         struct ext4_buddy e4b;
4753         int err;
4754         int busy = 0;
4755         int free, free_total = 0;
4756
4757         mb_debug(sb, "discard preallocation for group %u\n", group);
4758         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
4759                 goto out_dbg;
4760
4761         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4762         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4763                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4764                 ext4_error_err(sb, -err,
4765                                "Error %d reading block bitmap for %u",
4766                                err, group);
4767                 goto out_dbg;
4768         }
4769
4770         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4771         if (err) {
4772                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
4773                              err, group);
4774                 put_bh(bitmap_bh);
4775                 goto out_dbg;
4776         }
4777
4778         if (needed == 0)
4779                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
4780
4781         INIT_LIST_HEAD(&list);
4782 repeat:
4783         free = 0;
4784         ext4_lock_group(sb, group);
4785         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
4786                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
4787                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4788                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4789                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4790                         busy = 1;
4791                         continue;
4792                 }
4793                 if (pa->pa_deleted) {
4794                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4795                         continue;
4796                 }
4797
4798                 /* seems this one can be freed ... */
4799                 ext4_mb_mark_pa_deleted(sb, pa);
4800
4801                 if (!free)
4802                         this_cpu_inc(discard_pa_seq);
4803
4804                 /* we can trust pa_free ... */
4805                 free += pa->pa_free;
4806
4807                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4808
4809                 list_del(&pa->pa_group_list);
4810                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
4811         }
4812
4813         /* now free all selected PAs */
4814         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4815
4816                 /* remove from object (inode or locality group) */
4817                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4818                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4819                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4820
4821                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
4822                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4823                 else
4824                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4825
4826                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4827                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4828         }
4829
4830         free_total += free;
4831
4832         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
4833         if (free_total < needed && busy) {
4834                 ext4_unlock_group(sb, group);
4835                 cond_resched();
4836                 busy = 0;
4837                 goto repeat;
4838         }
4839         ext4_unlock_group(sb, group);
4840         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4841         put_bh(bitmap_bh);
4842 out_dbg:
4843         mb_debug(sb, "discarded (%d) blocks preallocated for group %u bb_free (%d)\n",
4844                  free_total, group, grp->bb_free);
4845         return free_total;
4846 }
4847
4848 /*
4849  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
4850  *
4851  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
4852  * We don't want another block to be served from the prealloc
4853  * space when we are discarding the inode prealloc space.
4854  *
4855  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
4856  */
4857 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode, unsigned int needed)
4858 {
4859         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
4860         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4861         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4862         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4863         ext4_group_t group = 0;
4864         struct list_head list;
4865         struct ext4_buddy e4b;
4866         int err;
4867
4868         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
4869                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
4870                 return;
4871         }
4872
4873         if (EXT4_SB(sb)->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY)
4874                 return;
4875
4876         mb_debug(sb, "discard preallocation for inode %lu\n",
4877                  inode->i_ino);
4878         trace_ext4_discard_preallocations(inode,
4879                         atomic_read(&ei->i_prealloc_active), needed);
4880
4881         INIT_LIST_HEAD(&list);
4882
4883         if (needed == 0)
4884                 needed = UINT_MAX;
4885
4886 repeat:
4887         /* first, collect all pa's in the inode */
4888         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
4889         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list) && needed) {
4890                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.prev,
4891                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
4892                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
4893                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4894                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4895                         /* this shouldn't happen often - nobody should
4896                          * use preallocation while we're discarding it */
4897                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4898                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4899                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
4900                                  "uh-oh! used pa while discarding");
4901                         WARN_ON(1);
4902                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4903                         goto repeat;
4904
4905                 }
4906                 if (pa->pa_deleted == 0) {
4907                         ext4_mb_mark_pa_deleted(sb, pa);
4908                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4909                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4910                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
4911                         needed--;
4912                         continue;
4913                 }
4914
4915                 /* someone is deleting pa right now */
4916                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4917                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4918
4919                 /* we have to wait here because pa_deleted
4920                  * doesn't mean pa is already unlinked from
4921                  * the list. as we might be called from
4922                  * ->clear_inode() the inode will get freed
4923                  * and concurrent thread which is unlinking
4924                  * pa from inode's list may access already
4925                  * freed memory, bad-bad-bad */
4926
4927                 /* XXX: if this happens too often, we can
4928                  * add a flag to force wait only in case
4929                  * of ->clear_inode(), but not in case of
4930                  * regular truncate */
4931                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4932                 goto repeat;
4933         }
4934         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4935
4936         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4937                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4938                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4939
4940                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4941                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4942                 if (err) {
4943                         ext4_error_err(sb, -err, "Error %d loading buddy information for %u",
4944                                        err, group);
4945                         continue;
4946                 }
4947
4948                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4949                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4950                         err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4951                         ext4_error_err(sb, -err, "Error %d reading block bitmap for %u",
4952                                        err, group);
4953                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4954                         continue;
4955                 }
4956
4957                 ext4_lock_group(sb, group);
4958                 list_del(&pa->pa_group_list);
4959                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4960                 ext4_unlock_group(sb, group);
4961
4962                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4963                 put_bh(bitmap_bh);
4964
4965                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4966                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4967         }
4968 }
4969
4970 static int ext4_mb_pa_alloc(struct ext4_allocation_context *ac)
4971 {
4972         struct ext4_prealloc_space *pa;
4973
4974         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
4975         pa = kmem_cache_zalloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
4976         if (!pa)
4977                 return -ENOMEM;
4978         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
4979         ac->ac_pa = pa;
4980         return 0;
4981 }
4982
4983 static void ext4_mb_pa_free(struct ext4_allocation_context *ac)
4984 {
4985         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4986
4987         BUG_ON(!pa);
4988         ac->ac_pa = NULL;
4989         WARN_ON(!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count));
4990         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
4991 }
4992
4993 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4994 static inline void ext4_mb_show_pa(struct super_block *sb)
4995 {
4996         ext4_group_t i, ngroups;
4997
4998         if (ext4_test_mount_flag(sb, EXT4_MF_FS_ABORTED))
4999                 return;
5000
5001         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
5002         mb_debug(sb, "groups: ");
5003         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
5004                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
5005                 struct ext4_prealloc_space *pa;
5006                 ext4_grpblk_t start;
5007                 struct list_head *cur;
5008                 ext4_lock_group(sb, i);
5009                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
5010                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
5011                                         pa_group_list);
5012                         spin_lock(&pa->pa_lock);
5013                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
5014                                                      NULL, &start);
5015                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
5016                         mb_debug(sb, "PA:%u:%d:%d\n", i, start,
5017                                  pa->pa_len);
5018                 }
5019                 ext4_unlock_group(sb, i);
5020                 mb_debug(sb, "%u: %d/%d\n", i, grp->bb_free,
5021                          grp->bb_fragments);
5022         }
5023 }
5024
5025 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
5026 {
5027         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
5028
5029         if (ext4_test_mount_flag(sb, EXT4_MF_FS_ABORTED))
5030                 return;
5031
5032         mb_debug(sb, "Can't allocate:"
5033                         " Allocation context details:");
5034         mb_debug(sb, "status %u flags 0x%x",
5035                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
5036         mb_debug(sb, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
5037                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
5038                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
5039                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
5040                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
5041                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
5042                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
5043                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
5044                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
5045                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
5046                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
5047                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
5048                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
5049                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
5050                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
5051                         (int)ac->ac_criteria);
5052         mb_debug(sb, "%u found", ac->ac_found);
5053         ext4_mb_show_pa(sb);
5054 }
5055 #else
5056 static inline void ext4_mb_show_pa(struct super_block *sb)
5057 {
5058         return;
5059 }
5060 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
5061 {
5062         ext4_mb_show_pa(ac->ac_sb);
5063         return;
5064 }
5065 #endif
5066
5067 /*
5068  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
5069  * file is determined by the current size or the resulting size after
5070  * allocation which ever is larger
5071  *
5072  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
5073  */
5074 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
5075 {
5076         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
5077         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
5078         loff_t size, isize;
5079
5080         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
5081                 return;
5082
5083         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
5084                 return;
5085
5086         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
5087         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
5088                 >> bsbits;
5089
5090         if ((size == isize) && !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
5091             !inode_is_open_for_write(ac->ac_inode)) {
5092                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
5093                 return;
5094         }
5095
5096         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
5097                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
5098                 return;
5099         }
5100
5101         /* don't use group allocation for large files */
5102         size = max(size, isize);
5103         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
5104                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
5105                 return;
5106         }
5107
5108         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
5109         /*
5110          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
5111          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
5112          * request from multiple CPUs.
5113          */
5114         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
5115
5116         /* we're going to use group allocation */
5117         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
5118
5119         /* serialize all allocations in the group */
5120         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
5121 }
5122
5123 static noinline_for_stack int
5124 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
5125                                 struct ext4_allocation_request *ar)
5126 {
5127         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
5128         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
5129         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
5130         ext4_group_t group;
5131         unsigned int len;
5132         ext4_fsblk_t goal;
5133         ext4_grpblk_t block;
5134
5135         /* we can't allocate > group size */
5136         len = ar->len;
5137
5138         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
5139         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
5140                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
5141
5142         /* start searching from the goal */
5143         goal = ar->goal;
5144         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
5145                         goal >= ext4_blocks_count(es))
5146                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
5147         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
5148
5149         /* set up allocation goals */
5150         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
5151         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
5152         ac->ac_sb = sb;
5153         ac->ac_inode = ar->inode;
5154         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
5155         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
5156         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
5157         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
5158         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
5159         ac->ac_flags = ar->flags;
5160
5161         /* we have to define context: we'll work with a file or
5162          * locality group. this is a policy, actually */
5163         ext4_mb_group_or_file(ac);
5164
5165         mb_debug(sb, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags 0x%x, 2^%d, "
5166                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
5167                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
5168                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
5169                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
5170                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
5171                         inode_is_open_for_write(ar->inode) ? "" : "non-");
5172         return 0;
5173
5174 }
5175
5176 static noinline_for_stack void
5177 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
5178                                         struct ext4_locality_group *lg,
5179                                         int order, int total_entries)
5180 {
5181         ext4_group_t group = 0;
5182         struct ext4_buddy e4b;
5183         struct list_head discard_list;
5184         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
5185
5186         mb_debug(sb, "discard locality group preallocation\n");
5187
5188         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
5189
5190         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
5191         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
5192                                 pa_inode_list,
5193                                 lockdep_is_held(&lg->lg_prealloc_lock)) {
5194                 spin_lock(&pa->pa_lock);
5195                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
5196                         /*
5197                          * This is the pa that we just used
5198                          * for block allocation. So don't
5199                          * free that
5200                          */
5201                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
5202                         continue;
5203                 }
5204                 if (pa->pa_deleted) {
5205                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
5206                         continue;
5207                 }
5208                 /* only lg prealloc space */
5209                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
5210
5211                 /* seems this one can be freed ... */
5212                 ext4_mb_mark_pa_deleted(sb, pa);
5213                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
5214
5215                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
5216                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
5217
5218                 total_entries--;
5219                 if (total_entries <= 5) {
5220                         /*
5221                          * we want to keep only 5 entries
5222                          * allowing it to grow to 8. This
5223                          * mak sure we don't call discard
5224                          * soon for this list.
5225                          */
5226                         break;
5227                 }
5228         }
5229         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
5230
5231         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
5232                 int err;
5233
5234                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
5235                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
5236                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
5237                 if (err) {
5238                         ext4_error_err(sb, -err, "Error %d loading buddy information for %u",
5239                                        err, group);
5240                         continue;
5241                 }
5242                 ext4_lock_group(sb, group);
5243                 list_del(&pa->pa_group_list);
5244                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
5245                 ext4_unlock_group(sb, group);
5246
5247                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5248                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
5249                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
5250         }
5251 }
5252
5253 /*
5254  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
5255  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
5256  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
5257  *
5258  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
5259  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
5260  */
5261
5262 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
5263 {
5264         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
5265         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
5266         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
5267         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
5268
5269         order = fls(pa->pa_free) - 1;
5270         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
5271                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
5272                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
5273         /* Add the prealloc space to lg */
5274         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
5275         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
5276                                 pa_inode_list,
5277                                 lockdep_is_held(&lg->lg_prealloc_lock)) {
5278                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
5279                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
5280                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
5281                         continue;
5282                 }
5283                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
5284                         /* Add to the tail of the previous entry */
5285                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
5286                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
5287                         added = 1;
5288                         /*
5289                          * we want to count the total
5290                          * number of entries in the list
5291                          */
5292                 }
5293                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
5294                 lg_prealloc_count++;
5295         }
5296         if (!added)
5297                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
5298                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
5299         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
5300
5301         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
5302         if (lg_prealloc_count > 8) {
5303                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
5304                                                   order, lg_prealloc_count);
5305                 return;
5306         }
5307         return ;
5308 }
5309
5310 /*
5311  * if per-inode prealloc list is too long, trim some PA
5312  */
5313 static void ext4_mb_trim_inode_pa(struct inode *inode)
5314 {
5315         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
5316         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(inode->i_sb);
5317         int count, delta;
5318
5319         count = atomic_read(&ei->i_prealloc_active);
5320         delta = (sbi->s_mb_max_inode_prealloc >> 2) + 1;
5321         if (count > sbi->s_mb_max_inode_prealloc + delta) {
5322                 count -= sbi->s_mb_max_inode_prealloc;
5323                 ext4_discard_preallocations(inode, count);
5324         }
5325 }
5326
5327 /*
5328  * release all resource we used in allocation
5329  */
5330 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
5331 {
5332         struct inode *inode = ac->ac_inode;
5333         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
5334         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
5335         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
5336         if (pa) {
5337                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
5338                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
5339                         spin_lock(&pa->pa_lock);
5340                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
5341                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
5342                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
5343                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
5344                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
5345
5346                         /*
5347                          * We want to add the pa to the right bucket.
5348                          * Remove it from the list and while adding
5349                          * make sure the list to which we are adding
5350                          * doesn't grow big.
5351                          */
5352                         if (likely(pa->pa_free)) {
5353                                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
5354                                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
5355                                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
5356                                 ext4_mb_add_n_trim(ac);
5357                         }
5358                 }
5359
5360                 if (pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
5361                         /*
5362                          * treat per-inode prealloc list as a lru list, then try
5363                          * to trim the least recently used PA.
5364                          */
5365                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
5366                         list_move(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
5367                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
5368                 }
5369
5370                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
5371         }
5372         if (ac->ac_bitmap_page)
5373                 put_page(ac->ac_bitmap_page);
5374         if (ac->ac_buddy_page)
5375                 put_page(ac->ac_buddy_page);
5376         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
5377                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
5378         ext4_mb_collect_stats(ac);
5379         ext4_mb_trim_inode_pa(inode);
5380         return 0;
5381 }
5382
5383 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
5384 {
5385         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
5386         int ret;
5387         int freed = 0;
5388
5389         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
5390         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
5391                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
5392                 freed += ret;
5393                 needed -= ret;
5394         }
5395
5396         return freed;
5397 }
5398
5399 static bool ext4_mb_discard_preallocations_should_retry(struct super_block *sb,
5400                         struct ext4_allocation_context *ac, u64 *seq)
5401 {
5402         int freed;
5403         u64 seq_retry = 0;
5404         bool ret = false;
5405
5406         freed = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
5407         if (freed) {
5408                 ret = true;
5409                 goto out_dbg;
5410         }
5411         seq_retry = ext4_get_discard_pa_seq_sum();
5412         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_STRICT_CHECK) || seq_retry != *seq) {
5413                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STRICT_CHECK;
5414                 *seq = seq_retry;
5415                 ret = true;
5416         }
5417
5418 out_dbg:
5419         mb_debug(sb, "freed %d, retry ? %s\n", freed, ret ? "yes" : "no");
5420         return ret;
5421 }
5422
5423 static ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks_simple(handle_t *handle,
5424                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp);
5425
5426 /*
5427  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
5428  * it tries to use preallocation first, then falls back
5429  * to usual allocation
5430  */
5431 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
5432                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
5433 {
5434         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
5435         struct ext4_sb_info *sbi;
5436         struct super_block *sb;
5437         ext4_fsblk_t block = 0;
5438         unsigned int inquota = 0;
5439         unsigned int reserv_clstrs = 0;
5440         u64 seq;
5441
5442         might_sleep();
5443         sb = ar->inode->i_sb;
5444         sbi = EXT4_SB(sb);
5445
5446         trace_ext4_request_blocks(ar);
5447         if (sbi->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY)
5448                 return ext4_mb_new_blocks_simple(handle, ar, errp);
5449
5450         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
5451         if (ext4_is_quota_file(ar->inode))
5452                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
5453
5454         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
5455                 /* Without delayed allocation we need to verify
5456                  * there is enough free blocks to do block allocation
5457                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
5458                  */
5459                 while (ar->len &&
5460                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
5461
5462                         /* let others to free the space */
5463                         cond_resched();
5464                         ar->len = ar->len >> 1;
5465                 }
5466                 if (!ar->len) {
5467                         ext4_mb_show_pa(sb);
5468                         *errp = -ENOSPC;
5469                         return 0;
5470                 }
5471                 reserv_clstrs = ar->len;
5472                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
5473                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
5474                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
5475                 } else {
5476                         while (ar->len &&
5477                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
5478                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
5479
5480                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
5481                                 ar->len--;
5482                         }
5483                 }
5484                 inquota = ar->len;
5485                 if (ar->len == 0) {
5486                         *errp = -EDQUOT;
5487                         goto out;
5488                 }
5489         }
5490
5491         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
5492         if (!ac) {
5493                 ar->len = 0;
5494                 *errp = -ENOMEM;
5495                 goto out;
5496         }
5497
5498         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
5499         if (*errp) {
5500                 ar->len = 0;
5501                 goto out;
5502         }
5503
5504         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
5505         seq = this_cpu_read(discard_pa_seq);
5506         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
5507                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
5508                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
5509
5510                 *errp = ext4_mb_pa_alloc(ac);
5511                 if (*errp)
5512                         goto errout;
5513 repeat:
5514                 /* allocate space in core */
5515                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
5516                 /*
5517                  * pa allocated above is added to grp->bb_prealloc_list only
5518                  * when we were able to allocate some block i.e. when
5519                  * ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND.
5520                  * And error from above mean ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND
5521                  * So we have to free this pa here itself.
5522                  */
5523                 if (*errp) {
5524                         ext4_mb_pa_free(ac);
5525                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
5526                         goto errout;
5527                 }
5528                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
5529                         ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_f_ex.fe_len)
5530                         ext4_mb_pa_free(ac);
5531         }
5532         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
5533                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
5534                 if (*errp) {
5535                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
5536                         goto errout;
5537                 } else {
5538                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
5539                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
5540                 }
5541         } else {
5542                 if (ext4_mb_discard_preallocations_should_retry(sb, ac, &seq))
5543                         goto repeat;
5544                 /*
5545                  * If block allocation fails then the pa allocated above
5546                  * needs to be freed here itself.
5547                  */
5548                 ext4_mb_pa_free(ac);
5549                 *errp = -ENOSPC;
5550         }
5551
5552 errout:
5553         if (*errp) {
5554                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
5555                 ar->len = 0;
5556                 ext4_mb_show_ac(ac);
5557         }
5558         ext4_mb_release_context(ac);
5559 out:
5560         if (ac)
5561                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
5562         if (inquota && ar->len < inquota)
5563                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
5564         if (!ar->len) {
5565                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
5566                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
5567                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
5568                                                 reserv_clstrs);
5569         }
5570
5571         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
5572
5573         return block;
5574 }
5575
5576 /*
5577  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
5578  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
5579  * AND the blocks are associated with the same group.
5580  */
5581 static void ext4_try_merge_freed_extent(struct ext4_sb_info *sbi,
5582                                         struct ext4_free_data *entry,
5583                                         struct ext4_free_data *new_entry,
5584                                         struct rb_root *entry_rb_root)
5585 {
5586         if ((entry->efd_tid != new_entry->efd_tid) ||
5587             (entry->efd_group != new_entry->efd_group))
5588                 return;
5589         if (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count ==
5590             new_entry->efd_start_cluster) {
5591                 new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
5592                 new_entry->efd_count += entry->efd_count;
5593         } else if (new_entry->efd_start_cluster + new_entry->efd_count ==
5594                    entry->efd_start_cluster) {
5595                 new_entry->efd_count += entry->efd_count;
5596         } else
5597                 return;
5598         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
5599         list_del(&entry->efd_list);
5600         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
5601         rb_erase(&entry->efd_node, entry_rb_root);
5602         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
5603 }
5604
5605 static noinline_for_stack int
5606 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
5607                       struct ext4_free_data *new_entry)
5608 {
5609         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
5610         ext4_grpblk_t cluster;
5611         ext4_grpblk_t clusters = new_entry->efd_count;
5612         struct ext4_free_data *entry;
5613         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
5614         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
5615         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
5616         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
5617         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
5618
5619         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
5620         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
5621         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
5622
5623         new_node = &new_entry->efd_node;
5624         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
5625
5626         if (!*n) {
5627                 /* first free block exent. We need to
5628                    protect buddy cache from being freed,
5629                  * otherwise we'll refresh it from
5630                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
5631                  * blocks */
5632                 get_page(e4b->bd_buddy_page);
5633                 get_page(e4b->bd_bitmap_page);
5634         }
5635         while (*n) {
5636                 parent = *n;
5637                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
5638                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
5639                         n = &(*n)->rb_left;
5640                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
5641                         n = &(*n)->rb_right;
5642                 else {
5643                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
5644                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
5645                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
5646                                 "Block already on to-be-freed list");
5647                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, new_entry);
5648                         return 0;
5649                 }
5650         }
5651
5652         rb_link_node(new_node, parent, n);
5653         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
5654
5655         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
5656         node = rb_prev(new_node);
5657         if (node) {
5658                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
5659                 ext4_try_merge_freed_extent(sbi, entry, new_entry,
5660                                             &(db->bb_free_root));
5661         }
5662
5663         node = rb_next(new_node);
5664         if (node) {
5665                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
5666                 ext4_try_merge_freed_extent(sbi, entry, new_entry,
5667                                             &(db->bb_free_root));
5668         }
5669
5670         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
5671         list_add_tail(&new_entry->efd_list, &sbi->s_freed_data_list);
5672         sbi->s_mb_free_pending += clusters;
5673         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
5674         return 0;
5675 }
5676
5677 /*
5678  * Simple allocator for Ext4 fast commit replay path. It searches for blocks
5679  * linearly starting at the goal block and also excludes the blocks which
5680  * are going to be in use after fast commit replay.
5681  */
5682 static ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks_simple(handle_t *handle,
5683                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
5684 {
5685         struct buffer_head *bitmap_bh;
5686         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
5687         ext4_group_t group;
5688         ext4_grpblk_t blkoff;
5689         int i = sb->s_blocksize;
5690         ext4_fsblk_t goal, block;
5691         struct ext4_super_block *es = EXT4_SB(sb)->s_es;
5692
5693         goal = ar->goal;
5694         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
5695                         goal >= ext4_blocks_count(es))
5696                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
5697
5698         ar->len = 0;
5699         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &blkoff);
5700         for (; group < ext4_get_groups_count(sb); group++) {
5701                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
5702                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
5703                         *errp = PTR_ERR(bitmap_bh);
5704                         pr_warn("Failed to read block bitmap\n");
5705                         return 0;
5706                 }
5707
5708                 ext4_get_group_no_and_offset(sb,
5709                         max(ext4_group_first_block_no(sb, group), goal),
5710                         NULL, &blkoff);
5711                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, sb->s_blocksize,
5712                                                 blkoff);
5713                 brelse(bitmap_bh);
5714                 if (i >= sb->s_blocksize)
5715                         continue;
5716                 if (ext4_fc_replay_check_excluded(sb,
5717                         ext4_group_first_block_no(sb, group) + i))
5718                         continue;
5719                 break;
5720         }
5721
5722         if (group >= ext4_get_groups_count(sb) && i >= sb->s_blocksize)
5723                 return 0;
5724
5725         block = ext4_group_first_block_no(sb, group) + i;
5726         ext4_mb_mark_bb(sb, block, 1, 1);
5727         ar->len = 1;
5728
5729         return block;
5730 }
5731
5732 static void ext4_free_blocks_simple(struct inode *inode, ext4_fsblk_t block,
5733                                         unsigned long count)
5734 {
5735         struct buffer_head *bitmap_bh;
5736         struct super_block *sb = inode->i_sb;
5737         struct ext4_group_desc *gdp;
5738         struct buffer_head *gdp_bh;
5739         ext4_group_t group;
5740         ext4_grpblk_t blkoff;
5741         int already_freed = 0, err, i;
5742
5743         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &group, &blkoff);
5744         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
5745         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
5746                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
5747                 pr_warn("Failed to read block bitmap\n");
5748                 return;
5749         }
5750         gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &gdp_bh);
5751         if (!gdp)
5752                 return;
5753
5754         for (i = 0; i < count; i++) {
5755                 if (!mb_test_bit(blkoff + i, bitmap_bh->b_data))
5756                         already_freed++;
5757         }
5758         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, blkoff, count);
5759         err = ext4_handle_dirty_metadata(NULL, NULL, bitmap_bh);
5760         if (err)
5761                 return;
5762         ext4_free_group_clusters_set(
5763                 sb, gdp, ext4_free_group_clusters(sb, gdp) +
5764                 count - already_freed);
5765         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, group, gdp, bitmap_bh);
5766         ext4_group_desc_csum_set(sb, group, gdp);
5767         ext4_handle_dirty_metadata(NULL, NULL, gdp_bh);
5768         sync_dirty_buffer(bitmap_bh);
5769         sync_dirty_buffer(gdp_bh);
5770         brelse(bitmap_bh);
5771 }
5772
5773 /**
5774  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
5775  * @handle:             handle for this transaction
5776  * @inode:              inode
5777  * @bh:                 optional buffer of the block to be freed
5778  * @block:              starting physical block to be freed
5779  * @count:              number of blocks to be freed
5780  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
5781  */
5782 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
5783                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
5784                       unsigned long count, int flags)
5785 {
5786         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
5787         struct super_block *sb = inode->i_sb;
5788         struct ext4_group_desc *gdp;
5789         unsigned int overflow;
5790         ext4_grpblk_t bit;
5791         struct buffer_head *gd_bh;
5792         ext4_group_t block_group;
5793         struct ext4_sb_info *sbi;
5794         struct ext4_buddy e4b;
5795         unsigned int count_clusters;
5796         int err = 0;
5797         int ret;
5798
5799         sbi = EXT4_SB(sb);
5800
5801         if (sbi->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY) {
5802                 ext4_free_blocks_simple(inode, block, count);
5803                 return;
5804         }
5805
5806         might_sleep();
5807         if (bh) {
5808                 if (block)
5809                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
5810                 else
5811                         block = bh->b_blocknr;
5812         }
5813
5814         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
5815             !ext4_inode_block_valid(inode, block, count)) {
5816                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
5817                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
5818                 goto error_return;
5819         }
5820
5821         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
5822         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
5823
5824         if (bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
5825                 BUG_ON(count > 1);
5826
5827                 ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
5828                             inode, bh, block);
5829         }
5830
5831         /*
5832          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
5833          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
5834          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
5835          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
5836          * requested to avoid doing so.
5837          */
5838         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
5839         if (overflow) {
5840                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
5841                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
5842                         block += overflow;
5843                         if (count > overflow)
5844                                 count -= overflow;
5845                         else
5846                                 return;
5847                 } else {
5848                         block -= overflow;
5849                         count += overflow;
5850                 }
5851         }
5852         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
5853         if (overflow) {
5854                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
5855                         if (count > overflow)
5856                                 count -= overflow;
5857                         else
5858                                 return;
5859                 } else
5860                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
5861         }
5862
5863         if (!bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
5864                 int i;
5865                 int is_metadata = flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
5866
5867                 for (i = 0; i < count; i++) {
5868                         cond_resched();
5869                         if (is_metadata)
5870                                 bh = sb_find_get_block(inode->i_sb, block + i);
5871                         ext4_forget(handle, is_metadata, inode, bh, block + i);
5872                 }
5873         }
5874
5875 do_more:
5876         overflow = 0;
5877         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
5878
5879         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
5880                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
5881                 return;
5882
5883         /*
5884          * Check to see if we are freeing blocks across a group
5885          * boundary.
5886          */
5887         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
5888                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
5889                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
5890                 count -= overflow;
5891         }
5892         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
5893         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
5894         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
5895                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
5896                 bitmap_bh = NULL;
5897                 goto error_return;
5898         }
5899         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
5900         if (!gdp) {
5901                 err = -EIO;
5902                 goto error_return;
5903         }
5904
5905         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
5906             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
5907             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
5908                      sbi->s_itb_per_group) ||
5909             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
5910                      sbi->s_itb_per_group)) {
5911
5912                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
5913                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
5914                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
5915                 goto error_return;
5916         }
5917
5918         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
5919         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
5920         if (err)
5921                 goto error_return;
5922
5923         /*
5924          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
5925          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
5926          * using it
5927          */
5928         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
5929         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
5930         if (err)
5931                 goto error_return;
5932 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
5933         {
5934                 int i;
5935                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
5936                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
5937         }
5938 #endif
5939         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
5940
5941         /* __GFP_NOFAIL: retry infinitely, ignore TIF_MEMDIE and memcg limit. */
5942         err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, block_group, &e4b,
5943                                      GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
5944         if (err)
5945                 goto error_return;
5946
5947         /*
5948          * We need to make sure we don't reuse the freed block until after the
5949          * transaction is committed. We make an exception if the inode is to be
5950          * written in writeback mode since writeback mode has weak data
5951          * consistency guarantees.
5952          */
5953         if (ext4_handle_valid(handle) &&
5954             ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) ||
5955              !ext4_should_writeback_data(inode))) {
5956                 struct ext4_free_data *new_entry;
5957                 /*
5958                  * We use __GFP_NOFAIL because ext4_free_blocks() is not allowed
5959                  * to fail.
5960                  */
5961                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep,
5962                                 GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
5963                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
5964                 new_entry->efd_group = block_group;
5965                 new_entry->efd_count = count_clusters;
5966                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
5967
5968                 ext4_lock_group(sb, block_group);
5969                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
5970                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
5971         } else {
5972                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
5973                  * with group lock held. generate_buddy look at
5974                  * them with group lock_held
5975                  */
5976                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
5977                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count,
5978                                                  NULL);
5979                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
5980                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
5981                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
5982                                          " with %d", block_group, bit, count,
5983                                          err);
5984                 } else
5985                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
5986
5987                 ext4_lock_group(sb, block_group);
5988                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
5989                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
5990         }
5991
5992         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
5993         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
5994         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
5995         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
5996         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5997
5998         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5999                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
6000                 atomic64_add(count_clusters,
6001                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
6002                                                   flex_group)->free_clusters);
6003         }
6004
6005         /*
6006          * on a bigalloc file system, defer the s_freeclusters_counter
6007          * update to the caller (ext4_remove_space and friends) so they
6008          * can determine if a cluster freed here should be rereserved
6009          */
6010         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_RERESERVE_CLUSTER)) {
6011                 if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
6012                         dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
6013                 percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
6014                                    count_clusters);
6015         }
6016
6017         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
6018
6019         /* We dirtied the bitmap block */
6020         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
6021         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
6022
6023         /* And the group descriptor block */
6024         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
6025         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
6026         if (!err)
6027                 err = ret;
6028
6029         if (overflow && !err) {
6030                 block += count;
6031                 count = overflow;
6032                 put_bh(bitmap_bh);
6033                 goto do_more;
6034         }
6035 error_return:
6036         brelse(bitmap_bh);
6037         ext4_std_error(sb, err);
6038         return;
6039 }
6040
6041 /**
6042  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
6043  * @handle:                     handle to this transaction
6044  * @sb:                         super block
6045  * @block:                      start physical block to add to the block group
6046  * @count:                      number of blocks to free
6047  *
6048  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
6049  */
6050 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
6051                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
6052 {
6053         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
6054         struct buffer_head *gd_bh;
6055         ext4_group_t block_group;
6056         ext4_grpblk_t bit;
6057         unsigned int i;
6058         struct ext4_group_desc *desc;
6059         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
6060         struct ext4_buddy e4b;
6061         int err = 0, ret, free_clusters_count;
6062         ext4_grpblk_t clusters_freed;
6063         ext4_fsblk_t first_cluster = EXT4_B2C(sbi, block);
6064         ext4_fsblk_t last_cluster = EXT4_B2C(sbi, block + count - 1);
6065         unsigned long cluster_count = last_cluster - first_cluster + 1;
6066
6067         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
6068
6069         if (count == 0)
6070                 return 0;
6071
6072         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
6073         /*
6074          * Check to see if we are freeing blocks across a group
6075          * boundary.
6076          */
6077         if (bit + cluster_count > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
6078                 ext4_warning(sb, "too many blocks added to group %u",
6079                              block_group);
6080                 err = -EINVAL;
6081                 goto error_return;
6082         }
6083
6084         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
6085         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
6086                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
6087                 bitmap_bh = NULL;
6088                 goto error_return;
6089         }
6090
6091         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
6092         if (!desc) {
6093                 err = -EIO;
6094                 goto error_return;
6095         }
6096
6097         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
6098             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
6099             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
6100             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
6101                      sbi->s_itb_per_group)) {
6102                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
6103                            "Block = %llu, count = %lu",
6104                            block, count);
6105                 err = -EINVAL;
6106                 goto error_return;
6107         }
6108
6109         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
6110         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
6111         if (err)
6112                 goto error_return;
6113
6114         /*
6115          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
6116          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
6117          * using it
6118          */
6119         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
6120         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
6121         if (err)
6122                 goto error_return;
6123
6124         for (i = 0, clusters_freed = 0; i < cluster_count; i++) {
6125                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
6126                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
6127                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
6128                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
6129                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
6130                 } else {
6131                         clusters_freed++;
6132                 }
6133         }
6134
6135         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
6136         if (err)
6137                 goto error_return;
6138
6139         /*
6140          * need to update group_info->bb_free and bitmap
6141          * with group lock held. generate_buddy look at
6142          * them with group lock_held
6143          */
6144         ext4_lock_group(sb, block_group);
6145         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, cluster_count);
6146         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, cluster_count);
6147         free_clusters_count = clusters_freed +
6148                 ext4_free_group_clusters(sb, desc);
6149         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, free_clusters_count);
6150         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
6151         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
6152         ext4_unlock_group(sb, block_group);
6153         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
6154                            clusters_freed);
6155
6156         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
6157                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
6158                 atomic64_add(clusters_freed,
6159                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
6160                                                   flex_group)->free_clusters);
6161         }
6162
6163         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
6164
6165         /* We dirtied the bitmap block */
6166         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
6167         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
6168
6169         /* And the group descriptor block */
6170         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
6171         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
6172         if (!err)
6173                 err = ret;
6174
6175 error_return:
6176         brelse(bitmap_bh);
6177         ext4_std_error(sb, err);
6178         return err;
6179 }
6180
6181 /**
6182  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
6183  * @sb:         super block for the file system
6184  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
6185  * @count:      number of blocks to TRIM
6186  * @group:      alloc. group we are working with
6187  * @e4b:        ext4 buddy for the group
6188  *
6189  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
6190  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
6191  * be called with under the group lock.
6192  */
6193 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
6194                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
6195 __releases(bitlock)
6196 __acquires(bitlock)
6197 {
6198         struct ext4_free_extent ex;
6199         int ret = 0;
6200
6201         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
6202
6203         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
6204
6205         ex.fe_start = start;
6206         ex.fe_group = group;
6207         ex.fe_len = count;
6208
6209         /*
6210          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
6211          * being trimmed.
6212          */
6213         mb_mark_used(e4b, &ex);
6214         ext4_unlock_group(sb, group);
6215         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count, NULL);
6216         ext4_lock_group(sb, group);
6217         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
6218         return ret;
6219 }
6220
6221 /**
6222  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
6223  * @sb:                 super block for file system
6224  * @group:              group to be trimmed
6225  * @start:              first group block to examine
6226  * @max:                last group block to examine
6227  * @minblocks:          minimum extent block count
6228  *
6229  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
6230  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
6231  * the extent.
6232  *
6233  *
6234  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
6235  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
6236  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
6237  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
6238  */
6239 static ext4_grpblk_t
6240 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
6241                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
6242                    ext4_grpblk_t minblocks)
6243 {
6244         void *bitmap;
6245         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
6246         struct ext4_buddy e4b;
6247         int ret = 0;
6248
6249         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
6250
6251         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
6252         if (ret) {
6253                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
6254                              ret, group);
6255                 return ret;
6256         }
6257         bitmap = e4b.bd_bitmap;
6258
6259         ext4_lock_group(sb, group);
6260         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
6261             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
6262                 goto out;
6263
6264         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
6265                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
6266
6267         while (start <= max) {
6268                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
6269                 if (start > max)
6270                         break;
6271                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
6272
6273                 if ((next - start) >= minblocks) {
6274                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
6275                                                next - start, group, &e4b);
6276                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
6277                                 break;
6278                         ret = 0;
6279                         count += next - start;
6280                 }
6281                 free_count += next - start;
6282                 start = next + 1;
6283
6284                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6285                         count = -ERESTARTSYS;
6286                         break;
6287                 }
6288
6289                 if (need_resched()) {
6290                         ext4_unlock_group(sb, group);
6291                         cond_resched();
6292                         ext4_lock_group(sb, group);
6293                 }
6294
6295                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
6296                         break;
6297         }
6298
6299         if (!ret) {
6300                 ret = count;
6301                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
6302         }
6303 out:
6304         ext4_unlock_group(sb, group);
6305         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
6306
6307         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
6308                 count, group);
6309
6310         return ret;
6311 }
6312
6313 /**
6314  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
6315  * @sb:                 superblock for filesystem
6316  * @range:              fstrim_range structure
6317  *
6318  * start:       First Byte to trim
6319  * len:         number of Bytes to trim from start
6320  * minlen:      minimum extent length in Bytes
6321  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
6322  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
6323  * is invoked to trim all free space.
6324  */
6325 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
6326 {
6327         struct ext4_group_info *grp;
6328         ext4_group_t group, first_group, last_group;
6329         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
6330         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
6331         ext4_fsblk_t first_data_blk =
6332                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
6333         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
6334         int ret = 0;
6335
6336         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
6337         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
6338         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
6339                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
6340
6341         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
6342             start >= max_blks ||
6343             range->len < sb->s_blocksize)
6344                 return -EINVAL;
6345         if (end >= max_blks)
6346                 end = max_blks - 1;
6347         if (end <= first_data_blk)
6348                 goto out;
6349         if (start < first_data_blk)
6350                 start = first_data_blk;
6351
6352         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
6353         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
6354                                      &first_group, &first_cluster);
6355         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
6356                                      &last_group, &last_cluster);
6357
6358         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
6359         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
6360
6361         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
6362                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
6363                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
6364                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
6365                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS);
6366                         if (ret)
6367                                 break;
6368                 }
6369
6370                 /*
6371                  * For all the groups except the last one, last cluster will
6372                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
6373                  * change it for the last group, note that last_cluster is
6374                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
6375                  */
6376                 if (group == last_group)
6377                         end = last_cluster;
6378
6379                 if (grp->bb_free >= minlen) {
6380                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
6381                                                 end, minlen);
6382                         if (cnt < 0) {
6383                                 ret = cnt;
6384                                 break;
6385                         }
6386                         trimmed += cnt;
6387                 }
6388
6389                 /*
6390                  * For every group except the first one, we are sure
6391                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
6392                  */
6393                 first_cluster = 0;
6394         }
6395
6396         if (!ret)
6397                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
6398
6399 out:
6400         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
6401         return ret;
6402 }
6403
6404 /* Iterate all the free extents in the group. */
6405 int
6406 ext4_mballoc_query_range(
6407         struct super_block              *sb,
6408         ext4_group_t                    group,
6409         ext4_grpblk_t                   start,
6410         ext4_grpblk_t                   end,
6411         ext4_mballoc_query_range_fn     formatter,
6412         void                            *priv)
6413 {
6414         void                            *bitmap;
6415         ext4_grpblk_t                   next;
6416         struct ext4_buddy               e4b;
6417         int                             error;
6418
6419         error = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
6420         if (error)
6421                 return error;
6422         bitmap = e4b.bd_bitmap;
6423
6424         ext4_lock_group(sb, group);
6425
6426         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
6427                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
6428         if (end >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
6429                 end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
6430
6431         while (start <= end) {
6432                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, end + 1, start);
6433                 if (start > end)
6434                         break;
6435                 next = mb_find_next_bit(bitmap, end + 1, start);
6436
6437                 ext4_unlock_group(sb, group);
6438                 error = formatter(sb, group, start, next - start, priv);
6439                 if (error)
6440                         goto out_unload;
6441                 ext4_lock_group(sb, group);
6442
6443                 start = next + 1;
6444         }
6445
6446         ext4_unlock_group(sb, group);
6447 out_unload:
6448         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
6449
6450         return error;
6451 }