Merge tag 'ext4_for_linus_stable' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6-microblaze.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
4  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
5  */
6
7
8 /*
9  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
10  */
11
12 #include "ext4_jbd2.h"
13 #include "mballoc.h"
14 #include <linux/log2.h>
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/backing-dev.h>
18 #include <trace/events/ext4.h>
19
20 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
21 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
22
23 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
24 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
25 #endif
26
27 /*
28  * MUSTDO:
29  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
30  *   - search for metadata in few groups
31  *
32  * TODO v4:
33  *   - normalization should take into account whether file is still open
34  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
35  *   - don't normalize tails
36  *   - quota
37  *   - reservation for superuser
38  *
39  * TODO v3:
40  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
41  *   - track min/max extents in each group for better group selection
42  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
43  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
44  *   - error handling
45  */
46
47 /*
48  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
49  * near to the goal(block) value specified.
50  *
51  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
52  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
53  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
54  * would have after allocation, or the current file size, which ever
55  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
56  * select to use the group preallocation. The default value of
57  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
58  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
59  * terms of number of blocks.
60  *
61  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
62  * ensure that we have small files closer together on the disk.
63  *
64  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
65  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
66  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
67  * represented as:
68  *
69  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
70  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
71  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
72  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
73  *
74  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
75  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
76  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
77  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
78  *
79  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
80  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
81  * pa_free.
82  *
83  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
84  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
85  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
86  *
87  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
88  *
89  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
90  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
91  *
92  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
93  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
94  *
95  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
96  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
97  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
98  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
99  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
100  * we can access them through the page cache. The information regarding
101  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
102  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
103  * inode as:
104  *
105  *  {                        page                        }
106  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
107  *
108  *
109  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
110  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_SIZE /
111  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
112  * which is blocks_per_page/2
113  *
114  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
115  * away when the filesystem is unmounted.
116  *
117  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
118  * to locate that many free blocks we return with additional information
119  * regarding rest of the contiguous physical block available
120  *
121  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
122  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
123  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
124  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
125  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
126  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
127  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
128  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
129  * 512 blocks. This can be tuned via
130  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
131  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
132  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
133  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
134  * greater than the default mb_group_prealloc.
135  *
136  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
137  *
138  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
139  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
140  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
141  *
142  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
143  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
144  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
145  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
146  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
147  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
148  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
149  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
150  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
151  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
152  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
153  * the group specified as the goal value in allocation context via
154  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
155  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
156  * checked.
157  *
158  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
159  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
160  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
161  * subsequent request.
162  */
163
164 /*
165  * mballoc operates on the following data:
166  *  - on-disk bitmap
167  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
168  *  - preallocation descriptors (PAs)
169  *
170  * there are two types of preallocations:
171  *  - inode
172  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
173  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
174  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
175  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
176  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
177  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
178  *    also means that freeing any block within descriptor's range
179  *    must discard all preallocated blocks.
180  *  - locality group
181  *    assigned to specific locality group which does not translate to
182  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
183  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
184  *    it's consumed from the beginning to the end.
185  *
186  * relation between them can be expressed as:
187  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
188  *
189  * this mean blocks mballoc considers used are:
190  *  - allocated blocks (persistent)
191  *  - preallocated blocks (non-persistent)
192  *
193  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
194  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
195  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
196  *
197  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
198  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
199  *
200  * all operations can be expressed as:
201  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
202  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
203  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
204  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
205  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
206  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
207  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
208  *        is used in real operation because we can't know actual used
209  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
210  *
211  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
212  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
213  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
214  * the following knowledge:
215  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
216  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
217  *     nobody can re-allocate that block
218  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
219  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
220  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
221  *     block
222  *
223  * so, now we're building a concurrency table:
224  *  - init buddy vs.
225  *    - new PA
226  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
227  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
228  *    - use inode PA
229  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
230  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
231  *    - discard inode PA
232  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
233  *    - use locality group PA
234  *      again PA-=N must be serialized with init
235  *    - discard locality group PA
236  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
237  *  - new PA vs.
238  *    - use inode PA
239  *      i_data_sem serializes them
240  *    - discard inode PA
241  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
242  *    - use locality group PA
243  *      some mutex should serialize them
244  *    - discard locality group PA
245  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
246  *  - use inode PA
247  *    - use inode PA
248  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
249  *    - discard inode PA
250  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
251  *    - use locality group PA
252  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
253  *    - discard locality group PA
254  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
255  *
256  * now we're ready to make few consequences:
257  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
258  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
259  *  - PA changes only after on-disk bitmap
260  *  - discard must not compete with init. either init is done before
261  *    any discard or they're serialized somehow
262  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
263  *
264  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
265  * in this case, but we should care about concurrent init
266  *
267  */
268
269  /*
270  * Logic in few words:
271  *
272  *  - allocation:
273  *    load group
274  *    find blocks
275  *    mark bits in on-disk bitmap
276  *    release group
277  *
278  *  - use preallocation:
279  *    find proper PA (per-inode or group)
280  *    load group
281  *    mark bits in on-disk bitmap
282  *    release group
283  *    release PA
284  *
285  *  - free:
286  *    load group
287  *    mark bits in on-disk bitmap
288  *    release group
289  *
290  *  - discard preallocations in group:
291  *    mark PAs deleted
292  *    move them onto local list
293  *    load on-disk bitmap
294  *    load group
295  *    remove PA from object (inode or locality group)
296  *    mark free blocks in-core
297  *
298  *  - discard inode's preallocations:
299  */
300
301 /*
302  * Locking rules
303  *
304  * Locks:
305  *  - bitlock on a group        (group)
306  *  - object (inode/locality)   (object)
307  *  - per-pa lock               (pa)
308  *
309  * Paths:
310  *  - new pa
311  *    object
312  *    group
313  *
314  *  - find and use pa:
315  *    pa
316  *
317  *  - release consumed pa:
318  *    pa
319  *    group
320  *    object
321  *
322  *  - generate in-core bitmap:
323  *    group
324  *        pa
325  *
326  *  - discard all for given object (inode, locality group):
327  *    object
328  *        pa
329  *    group
330  *
331  *  - discard all for given group:
332  *    group
333  *        pa
334  *    group
335  *        object
336  *
337  */
338 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
339 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
340 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
341
342 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
343  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
344  * each unique s_blocksize_bits */
345 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
346 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
347
348 static const char * const ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
349         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
350         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
351         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
352 };
353
354 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
355                                         ext4_group_t group);
356 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
357                                                 ext4_group_t group);
358
359 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
360 {
361 #if BITS_PER_LONG == 64
362         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
363         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
364 #elif BITS_PER_LONG == 32
365         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
366         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
367 #else
368 #error "how many bits you are?!"
369 #endif
370         return addr;
371 }
372
373 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
374 {
375         /*
376          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
377          * needs unsigned long aligned address
378          */
379         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
380         return ext4_test_bit(bit, addr);
381 }
382
383 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
384 {
385         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
386         ext4_set_bit(bit, addr);
387 }
388
389 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
390 {
391         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
392         ext4_clear_bit(bit, addr);
393 }
394
395 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
396 {
397         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
398         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
399 }
400
401 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
402 {
403         int fix = 0, ret, tmpmax;
404         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
405         tmpmax = max + fix;
406         start += fix;
407
408         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
409         if (ret > max)
410                 return max;
411         return ret;
412 }
413
414 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
415 {
416         int fix = 0, ret, tmpmax;
417         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
418         tmpmax = max + fix;
419         start += fix;
420
421         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
422         if (ret > max)
423                 return max;
424         return ret;
425 }
426
427 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
428 {
429         char *bb;
430
431         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
432         BUG_ON(max == NULL);
433
434         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
435                 *max = 0;
436                 return NULL;
437         }
438
439         /* at order 0 we see each particular block */
440         if (order == 0) {
441                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
442                 return e4b->bd_bitmap;
443         }
444
445         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
446         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
447
448         return bb;
449 }
450
451 #ifdef DOUBLE_CHECK
452 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
453                            int first, int count)
454 {
455         int i;
456         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
457
458         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
459                 return;
460         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
461         for (i = 0; i < count; i++) {
462                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
463                         ext4_fsblk_t blocknr;
464
465                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
466                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
467                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
468                                               inode ? inode->i_ino : 0,
469                                               blocknr,
470                                               "freeing block already freed "
471                                               "(bit %u)",
472                                               first + i);
473                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
474                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
475                 }
476                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
477         }
478 }
479
480 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
481 {
482         int i;
483
484         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
485                 return;
486         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
487         for (i = 0; i < count; i++) {
488                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
489                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
490         }
491 }
492
493 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
494 {
495         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
496                 unsigned char *b1, *b2;
497                 int i;
498                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
499                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
500                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
501                         if (b1[i] != b2[i]) {
502                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
503                                          "corruption in group %u "
504                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
505                                          "on disk/prealloc",
506                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
507                                 BUG();
508                         }
509                 }
510         }
511 }
512
513 #else
514 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
515                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
516 {
517         return;
518 }
519 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
520                                                 int first, int count)
521 {
522         return;
523 }
524 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
525 {
526         return;
527 }
528 #endif
529
530 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
531
532 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
533 do {                                                                    \
534         if (!(assert)) {                                                \
535                 printk(KERN_EMERG                                       \
536                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
537                         function, file, line, # assert);                \
538                 BUG();                                                  \
539         }                                                               \
540 } while (0)
541
542 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
543                                 const char *function, int line)
544 {
545         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
546         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
547         int max;
548         int max2;
549         int i;
550         int j;
551         int k;
552         int count;
553         struct ext4_group_info *grp;
554         int fragments = 0;
555         int fstart;
556         struct list_head *cur;
557         void *buddy;
558         void *buddy2;
559
560         {
561                 static int mb_check_counter;
562                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
563                         return 0;
564         }
565
566         while (order > 1) {
567                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
568                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
569                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
570                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
571                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
572                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
573
574                 count = 0;
575                 for (i = 0; i < max; i++) {
576
577                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
578                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
579                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
580                                         MB_CHECK_ASSERT(
581                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
582                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
583                                         MB_CHECK_ASSERT(
584                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
585                                 }
586                                 continue;
587                         }
588
589                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
590                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
591                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
592
593                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
594                                 k = (i * (1 << order)) + j;
595                                 MB_CHECK_ASSERT(
596                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
597                         }
598                         count++;
599                 }
600                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
601                 order--;
602         }
603
604         fstart = -1;
605         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
606         for (i = 0; i < max; i++) {
607                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
608                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
609                         if (fstart == -1) {
610                                 fragments++;
611                                 fstart = i;
612                         }
613                         continue;
614                 }
615                 fstart = -1;
616                 /* check used bits only */
617                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
618                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
619                         k = i >> j;
620                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
621                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
622                 }
623         }
624         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
625         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
626
627         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
628         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
629                 ext4_group_t groupnr;
630                 struct ext4_prealloc_space *pa;
631                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
632                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
633                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
634                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
635                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
636         }
637         return 0;
638 }
639 #undef MB_CHECK_ASSERT
640 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
641                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
642 #else
643 #define mb_check_buddy(e4b)
644 #endif
645
646 /*
647  * Divide blocks started from @first with length @len into
648  * smaller chunks with power of 2 blocks.
649  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
650  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
651  */
652 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
653                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
654                                         struct ext4_group_info *grp)
655 {
656         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
657         ext4_grpblk_t min;
658         ext4_grpblk_t max;
659         ext4_grpblk_t chunk;
660         unsigned int border;
661
662         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
663
664         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
665
666         while (len > 0) {
667                 /* find how many blocks can be covered since this position */
668                 max = ffs(first | border) - 1;
669
670                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
671                 min = fls(len) - 1;
672
673                 if (max < min)
674                         min = max;
675                 chunk = 1 << min;
676
677                 /* mark multiblock chunks only */
678                 grp->bb_counters[min]++;
679                 if (min > 0)
680                         mb_clear_bit(first >> min,
681                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
682
683                 len -= chunk;
684                 first += chunk;
685         }
686 }
687
688 /*
689  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
690  * group.
691  */
692 static void
693 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
694 {
695         int i;
696         int bits;
697
698         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
699
700         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
701         for (i = bits; i >= 0; i--) {
702                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
703                         grp->bb_largest_free_order = i;
704                         break;
705                 }
706         }
707 }
708
709 static noinline_for_stack
710 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
711                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
712 {
713         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
714         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
715         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
716         ext4_grpblk_t i = 0;
717         ext4_grpblk_t first;
718         ext4_grpblk_t len;
719         unsigned free = 0;
720         unsigned fragments = 0;
721         unsigned long long period = get_cycles();
722
723         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
724          * of on-disk bitmap and preallocations */
725         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
726         grp->bb_first_free = i;
727         while (i < max) {
728                 fragments++;
729                 first = i;
730                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
731                 len = i - first;
732                 free += len;
733                 if (len > 1)
734                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
735                 else
736                         grp->bb_counters[0]++;
737                 if (i < max)
738                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
739         }
740         grp->bb_fragments = fragments;
741
742         if (free != grp->bb_free) {
743                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
744                                       "block bitmap and bg descriptor "
745                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
746                                       free, grp->bb_free);
747                 /*
748                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
749                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
750                  */
751                 grp->bb_free = free;
752                 ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, group,
753                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
754         }
755         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
756
757         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
758
759         period = get_cycles() - period;
760         spin_lock(&sbi->s_bal_lock);
761         sbi->s_mb_buddies_generated++;
762         sbi->s_mb_generation_time += period;
763         spin_unlock(&sbi->s_bal_lock);
764 }
765
766 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
767 {
768         int count;
769         int order = 1;
770         void *buddy;
771
772         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
773                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
774         }
775         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
776         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
777                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
778                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
779
780         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
781                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
782 }
783
784 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
785  * for convenience. The information regarding each group
786  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
787  * block bitmap and buddy information. The information are
788  * stored in the inode as
789  *
790  * {                        page                        }
791  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
792  *
793  *
794  * one block each for bitmap and buddy information.
795  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
796  * contain blocks_per_page (PAGE_SIZE / blocksize)  blocks.
797  * So it can have information regarding groups_per_page which
798  * is blocks_per_page/2
799  *
800  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
801  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
802  */
803
804 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore, gfp_t gfp)
805 {
806         ext4_group_t ngroups;
807         int blocksize;
808         int blocks_per_page;
809         int groups_per_page;
810         int err = 0;
811         int i;
812         ext4_group_t first_group, group;
813         int first_block;
814         struct super_block *sb;
815         struct buffer_head *bhs;
816         struct buffer_head **bh = NULL;
817         struct inode *inode;
818         char *data;
819         char *bitmap;
820         struct ext4_group_info *grinfo;
821
822         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
823
824         inode = page->mapping->host;
825         sb = inode->i_sb;
826         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
827         blocksize = i_blocksize(inode);
828         blocks_per_page = PAGE_SIZE / blocksize;
829
830         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
831         if (groups_per_page == 0)
832                 groups_per_page = 1;
833
834         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
835         if (groups_per_page > 1) {
836                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
837                 bh = kzalloc(i, gfp);
838                 if (bh == NULL) {
839                         err = -ENOMEM;
840                         goto out;
841                 }
842         } else
843                 bh = &bhs;
844
845         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
846
847         /* read all groups the page covers into the cache */
848         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
849                 if (group >= ngroups)
850                         break;
851
852                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
853                 /*
854                  * If page is uptodate then we came here after online resize
855                  * which added some new uninitialized group info structs, so
856                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
857                  * which may be currently in use by an allocating task.
858                  */
859                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
860                         bh[i] = NULL;
861                         continue;
862                 }
863                 bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group);
864                 if (IS_ERR(bh[i])) {
865                         err = PTR_ERR(bh[i]);
866                         bh[i] = NULL;
867                         goto out;
868                 }
869                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
870         }
871
872         /* wait for I/O completion */
873         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
874                 int err2;
875
876                 if (!bh[i])
877                         continue;
878                 err2 = ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]);
879                 if (!err)
880                         err = err2;
881         }
882
883         first_block = page->index * blocks_per_page;
884         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
885                 group = (first_block + i) >> 1;
886                 if (group >= ngroups)
887                         break;
888
889                 if (!bh[group - first_group])
890                         /* skip initialized uptodate buddy */
891                         continue;
892
893                 if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
894                         /* Skip faulty bitmaps */
895                         continue;
896                 err = 0;
897
898                 /*
899                  * data carry information regarding this
900                  * particular group in the format specified
901                  * above
902                  *
903                  */
904                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
905                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
906
907                 /*
908                  * We place the buddy block and bitmap block
909                  * close together
910                  */
911                 if ((first_block + i) & 1) {
912                         /* this is block of buddy */
913                         BUG_ON(incore == NULL);
914                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
915                                 group, page->index, i * blocksize);
916                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
917                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
918                         grinfo->bb_fragments = 0;
919                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
920                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
921                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
922                         /*
923                          * incore got set to the group block bitmap below
924                          */
925                         ext4_lock_group(sb, group);
926                         /* init the buddy */
927                         memset(data, 0xff, blocksize);
928                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
929                         ext4_unlock_group(sb, group);
930                         incore = NULL;
931                 } else {
932                         /* this is block of bitmap */
933                         BUG_ON(incore != NULL);
934                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
935                                 group, page->index, i * blocksize);
936                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
937
938                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
939                         ext4_lock_group(sb, group);
940                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
941
942                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
943                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
944                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
945                         ext4_unlock_group(sb, group);
946
947                         /* set incore so that the buddy information can be
948                          * generated using this
949                          */
950                         incore = data;
951                 }
952         }
953         SetPageUptodate(page);
954
955 out:
956         if (bh) {
957                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
958                         brelse(bh[i]);
959                 if (bh != &bhs)
960                         kfree(bh);
961         }
962         return err;
963 }
964
965 /*
966  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
967  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
968  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
969  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
970  */
971 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
972                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
973 {
974         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
975         int block, pnum, poff;
976         int blocks_per_page;
977         struct page *page;
978
979         e4b->bd_buddy_page = NULL;
980         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
981
982         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
983         /*
984          * the buddy cache inode stores the block bitmap
985          * and buddy information in consecutive blocks.
986          * So for each group we need two blocks.
987          */
988         block = group * 2;
989         pnum = block / blocks_per_page;
990         poff = block % blocks_per_page;
991         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
992         if (!page)
993                 return -ENOMEM;
994         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
995         e4b->bd_bitmap_page = page;
996         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
997
998         if (blocks_per_page >= 2) {
999                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1000                 return 0;
1001         }
1002
1003         block++;
1004         pnum = block / blocks_per_page;
1005         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1006         if (!page)
1007                 return -ENOMEM;
1008         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1009         e4b->bd_buddy_page = page;
1010         return 0;
1011 }
1012
1013 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1014 {
1015         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1016                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1017                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1018         }
1019         if (e4b->bd_buddy_page) {
1020                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1021                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1022         }
1023 }
1024
1025 /*
1026  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1027  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1028  * calling this routine!
1029  */
1030 static noinline_for_stack
1031 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group, gfp_t gfp)
1032 {
1033
1034         struct ext4_group_info *this_grp;
1035         struct ext4_buddy e4b;
1036         struct page *page;
1037         int ret = 0;
1038
1039         might_sleep();
1040         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1041         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1042         /*
1043          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1044          * page which map to the group from which we are already
1045          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1046          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1047          * would have pinned buddy page to page cache.
1048          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1049          * page accessed.
1050          */
1051         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b, gfp);
1052         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1053                 /*
1054                  * somebody initialized the group
1055                  * return without doing anything
1056                  */
1057                 goto err;
1058         }
1059
1060         page = e4b.bd_bitmap_page;
1061         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1062         if (ret)
1063                 goto err;
1064         if (!PageUptodate(page)) {
1065                 ret = -EIO;
1066                 goto err;
1067         }
1068
1069         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1070                 /*
1071                  * If both the bitmap and buddy are in
1072                  * the same page we don't need to force
1073                  * init the buddy
1074                  */
1075                 ret = 0;
1076                 goto err;
1077         }
1078         /* init buddy cache */
1079         page = e4b.bd_buddy_page;
1080         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap, gfp);
1081         if (ret)
1082                 goto err;
1083         if (!PageUptodate(page)) {
1084                 ret = -EIO;
1085                 goto err;
1086         }
1087 err:
1088         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1089         return ret;
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1094  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1095  * calling this routine!
1096  */
1097 static noinline_for_stack int
1098 ext4_mb_load_buddy_gfp(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1099                        struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
1100 {
1101         int blocks_per_page;
1102         int block;
1103         int pnum;
1104         int poff;
1105         struct page *page;
1106         int ret;
1107         struct ext4_group_info *grp;
1108         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1109         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1110
1111         might_sleep();
1112         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1113
1114         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
1115         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1116
1117         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1118         e4b->bd_info = grp;
1119         e4b->bd_sb = sb;
1120         e4b->bd_group = group;
1121         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1122         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1123
1124         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1125                 /*
1126                  * we need full data about the group
1127                  * to make a good selection
1128                  */
1129                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group, gfp);
1130                 if (ret)
1131                         return ret;
1132         }
1133
1134         /*
1135          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1136          * and buddy information in consecutive blocks.
1137          * So for each group we need two blocks.
1138          */
1139         block = group * 2;
1140         pnum = block / blocks_per_page;
1141         poff = block % blocks_per_page;
1142
1143         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1144          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1145         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1146         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1147                 if (page)
1148                         /*
1149                          * drop the page reference and try
1150                          * to get the page with lock. If we
1151                          * are not uptodate that implies
1152                          * somebody just created the page but
1153                          * is yet to initialize the same. So
1154                          * wait for it to initialize.
1155                          */
1156                         put_page(page);
1157                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1158                 if (page) {
1159                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1160                         if (!PageUptodate(page)) {
1161                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1162                                 if (ret) {
1163                                         unlock_page(page);
1164                                         goto err;
1165                                 }
1166                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1167                                                (poff * sb->s_blocksize));
1168                         }
1169                         unlock_page(page);
1170                 }
1171         }
1172         if (page == NULL) {
1173                 ret = -ENOMEM;
1174                 goto err;
1175         }
1176         if (!PageUptodate(page)) {
1177                 ret = -EIO;
1178                 goto err;
1179         }
1180
1181         /* Pages marked accessed already */
1182         e4b->bd_bitmap_page = page;
1183         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1184
1185         block++;
1186         pnum = block / blocks_per_page;
1187         poff = block % blocks_per_page;
1188
1189         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1190         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1191                 if (page)
1192                         put_page(page);
1193                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1194                 if (page) {
1195                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1196                         if (!PageUptodate(page)) {
1197                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap,
1198                                                          gfp);
1199                                 if (ret) {
1200                                         unlock_page(page);
1201                                         goto err;
1202                                 }
1203                         }
1204                         unlock_page(page);
1205                 }
1206         }
1207         if (page == NULL) {
1208                 ret = -ENOMEM;
1209                 goto err;
1210         }
1211         if (!PageUptodate(page)) {
1212                 ret = -EIO;
1213                 goto err;
1214         }
1215
1216         /* Pages marked accessed already */
1217         e4b->bd_buddy_page = page;
1218         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1219
1220         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1221         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1222
1223         return 0;
1224
1225 err:
1226         if (page)
1227                 put_page(page);
1228         if (e4b->bd_bitmap_page)
1229                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1230         if (e4b->bd_buddy_page)
1231                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1232         e4b->bd_buddy = NULL;
1233         e4b->bd_bitmap = NULL;
1234         return ret;
1235 }
1236
1237 static int ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1238                               struct ext4_buddy *e4b)
1239 {
1240         return ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, e4b, GFP_NOFS);
1241 }
1242
1243 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1244 {
1245         if (e4b->bd_bitmap_page)
1246                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1247         if (e4b->bd_buddy_page)
1248                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1249 }
1250
1251
1252 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1253 {
1254         int order = 1;
1255         int bb_incr = 1 << (e4b->bd_blkbits - 1);
1256         void *bb;
1257
1258         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1259         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1260
1261         bb = e4b->bd_buddy;
1262         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1263                 block = block >> 1;
1264                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1265                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1266                         return order;
1267                 }
1268                 bb += bb_incr;
1269                 bb_incr >>= 1;
1270                 order++;
1271         }
1272         return 0;
1273 }
1274
1275 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1276 {
1277         __u32 *addr;
1278
1279         len = cur + len;
1280         while (cur < len) {
1281                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1282                         /* fast path: clear whole word at once */
1283                         addr = bm + (cur >> 3);
1284                         *addr = 0;
1285                         cur += 32;
1286                         continue;
1287                 }
1288                 mb_clear_bit(cur, bm);
1289                 cur++;
1290         }
1291 }
1292
1293 /* clear bits in given range
1294  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1295  */
1296 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1297 {
1298         __u32 *addr;
1299         int zero_bit = -1;
1300
1301         len = cur + len;
1302         while (cur < len) {
1303                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1304                         /* fast path: clear whole word at once */
1305                         addr = bm + (cur >> 3);
1306                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1307                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1308                         *addr = 0;
1309                         cur += 32;
1310                         continue;
1311                 }
1312                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1313                         zero_bit = cur;
1314                 cur++;
1315         }
1316
1317         return zero_bit;
1318 }
1319
1320 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1321 {
1322         __u32 *addr;
1323
1324         len = cur + len;
1325         while (cur < len) {
1326                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1327                         /* fast path: set whole word at once */
1328                         addr = bm + (cur >> 3);
1329                         *addr = 0xffffffff;
1330                         cur += 32;
1331                         continue;
1332                 }
1333                 mb_set_bit(cur, bm);
1334                 cur++;
1335         }
1336 }
1337
1338 /*
1339  * _________________________________________________________________ */
1340
1341 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1342 {
1343         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1344                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1345                 (*bit) -= side;
1346                 return 1;
1347         }
1348         else {
1349                 (*bit) += side;
1350                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1351                 return -1;
1352         }
1353 }
1354
1355 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1356 {
1357         int max;
1358         int order = 1;
1359         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1360
1361         while (buddy) {
1362                 void *buddy2;
1363
1364                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1365                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1366                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1367                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1368                  * align with upper layer and then go up.
1369                  * Releasing entire group is all about clearing
1370                  * single bit of highest order buddy.
1371                  */
1372
1373                 /* Example:
1374                  * ---------------------------------
1375                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1376                  * ---------------------------------
1377                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1378                  * ---------------------------------
1379                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1380                  *      \_____________________/
1381                  *
1382                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1383                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1384                  * decrease bb_counters and extend range to
1385                  * [0; 6]
1386                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1387                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1388                  * [0; 5].
1389                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1390                  */
1391
1392
1393                 if (first & 1)
1394                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1395                 if (!(last & 1))
1396                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1397                 if (first > last)
1398                         break;
1399                 order++;
1400
1401                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1402                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1403                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1404                         break;
1405                 }
1406                 first >>= 1;
1407                 last >>= 1;
1408                 buddy = buddy2;
1409         }
1410 }
1411
1412 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1413                            int first, int count)
1414 {
1415         int left_is_free = 0;
1416         int right_is_free = 0;
1417         int block;
1418         int last = first + count - 1;
1419         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1420
1421         if (WARN_ON(count == 0))
1422                 return;
1423         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1424         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1425         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1426         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1427                 return;
1428
1429         mb_check_buddy(e4b);
1430         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1431
1432         e4b->bd_info->bb_free += count;
1433         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1434                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1435
1436         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1437          * clear range and then check right neighbour
1438          */
1439         if (first != 0)
1440                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1441         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1442         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1443                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1444
1445         if (unlikely(block != -1)) {
1446                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1447                 ext4_fsblk_t blocknr;
1448
1449                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1450                 blocknr += EXT4_C2B(sbi, block);
1451                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1452                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1453                                       blocknr,
1454                                       "freeing already freed block "
1455                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1456                                       block);
1457                 ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
1458                                 EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1459                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1460                 goto done;
1461         }
1462
1463         /* let's maintain fragments counter */
1464         if (left_is_free && right_is_free)
1465                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1466         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1467                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1468
1469         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1470          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1471          * zero order checks.
1472          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1473          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1474          */
1475         if (first & 1) {
1476                 first += !left_is_free;
1477                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1478         }
1479         if (!(last & 1)) {
1480                 last -= !right_is_free;
1481                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1482         }
1483
1484         if (first <= last)
1485                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1486
1487 done:
1488         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1489         mb_check_buddy(e4b);
1490 }
1491
1492 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1493                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1494 {
1495         int next = block;
1496         int max, order;
1497         void *buddy;
1498
1499         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1500         BUG_ON(ex == NULL);
1501
1502         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1503         BUG_ON(buddy == NULL);
1504         BUG_ON(block >= max);
1505         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1506                 ex->fe_len = 0;
1507                 ex->fe_start = 0;
1508                 ex->fe_group = 0;
1509                 return 0;
1510         }
1511
1512         /* find actual order */
1513         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1514         block = block >> order;
1515
1516         ex->fe_len = 1 << order;
1517         ex->fe_start = block << order;
1518         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1519
1520         /* calc difference from given start */
1521         next = next - ex->fe_start;
1522         ex->fe_len -= next;
1523         ex->fe_start += next;
1524
1525         while (needed > ex->fe_len &&
1526                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1527
1528                 if (block + 1 >= max)
1529                         break;
1530
1531                 next = (block + 1) * (1 << order);
1532                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1533                         break;
1534
1535                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1536
1537                 block = next >> order;
1538                 ex->fe_len += 1 << order;
1539         }
1540
1541         if (ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3))) {
1542                 /* Should never happen! (but apparently sometimes does?!?) */
1543                 WARN_ON(1);
1544                 ext4_error(e4b->bd_sb, "corruption or bug in mb_find_extent "
1545                            "block=%d, order=%d needed=%d ex=%u/%d/%d@%u",
1546                            block, order, needed, ex->fe_group, ex->fe_start,
1547                            ex->fe_len, ex->fe_logical);
1548                 ex->fe_len = 0;
1549                 ex->fe_start = 0;
1550                 ex->fe_group = 0;
1551         }
1552         return ex->fe_len;
1553 }
1554
1555 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1556 {
1557         int ord;
1558         int mlen = 0;
1559         int max = 0;
1560         int cur;
1561         int start = ex->fe_start;
1562         int len = ex->fe_len;
1563         unsigned ret = 0;
1564         int len0 = len;
1565         void *buddy;
1566
1567         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1568         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1569         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1570         mb_check_buddy(e4b);
1571         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1572
1573         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1574         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1575                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1576
1577         /* let's maintain fragments counter */
1578         if (start != 0)
1579                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1580         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1581                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1582         if (mlen && max)
1583                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1584         else if (!mlen && !max)
1585                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1586
1587         /* let's maintain buddy itself */
1588         while (len) {
1589                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1590
1591                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1592                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1593                         mlen = 1 << ord;
1594                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1595                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1596                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1597                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1598                         start += mlen;
1599                         len -= mlen;
1600                         BUG_ON(len < 0);
1601                         continue;
1602                 }
1603
1604                 /* store for history */
1605                 if (ret == 0)
1606                         ret = len | (ord << 16);
1607
1608                 /* we have to split large buddy */
1609                 BUG_ON(ord <= 0);
1610                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1611                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1612                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1613
1614                 ord--;
1615                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1616                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1617                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1618                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1619                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1620                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1621         }
1622         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1623
1624         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1625         mb_check_buddy(e4b);
1626
1627         return ret;
1628 }
1629
1630 /*
1631  * Must be called under group lock!
1632  */
1633 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1634                                         struct ext4_buddy *e4b)
1635 {
1636         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1637         int ret;
1638
1639         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1640         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1641
1642         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1643         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1644         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1645
1646         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1647          * allocated blocks for history */
1648         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1649
1650         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1651         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1652         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1653
1654         /*
1655          * take the page reference. We want the page to be pinned
1656          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1657          * group until we update the bitmap. That would mean we
1658          * double allocate blocks. The reference is dropped
1659          * in ext4_mb_release_context
1660          */
1661         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1662         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1663         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1664         get_page(ac->ac_buddy_page);
1665         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1666         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1667                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1668                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1669                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1670                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1671         }
1672 }
1673
1674 /*
1675  * regular allocator, for general purposes allocation
1676  */
1677
1678 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1679                                         struct ext4_buddy *e4b,
1680                                         int finish_group)
1681 {
1682         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1683         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1684         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1685         struct ext4_free_extent ex;
1686         int max;
1687
1688         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1689                 return;
1690         /*
1691          * We don't want to scan for a whole year
1692          */
1693         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1694                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1695                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1696                 return;
1697         }
1698
1699         /*
1700          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1701          */
1702         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1703                 return;
1704
1705         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1706                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1707                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1708                  * when it was found (within this lock-unlock
1709                  * period or not) */
1710                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1711                 if (max >= gex->fe_len) {
1712                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1713                         return;
1714                 }
1715         }
1716 }
1717
1718 /*
1719  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1720  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1721  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1722  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1723  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1724  * mballoc can't find good enough extent.
1725  *
1726  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1727  */
1728 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1729                                         struct ext4_free_extent *ex,
1730                                         struct ext4_buddy *e4b)
1731 {
1732         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1733         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1734
1735         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1736         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1737         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1738         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1739
1740         ac->ac_found++;
1741
1742         /*
1743          * The special case - take what you catch first
1744          */
1745         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1746                 *bex = *ex;
1747                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1748                 return;
1749         }
1750
1751         /*
1752          * Let's check whether the chuck is good enough
1753          */
1754         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1755                 *bex = *ex;
1756                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1757                 return;
1758         }
1759
1760         /*
1761          * If this is first found extent, just store it in the context
1762          */
1763         if (bex->fe_len == 0) {
1764                 *bex = *ex;
1765                 return;
1766         }
1767
1768         /*
1769          * If new found extent is better, store it in the context
1770          */
1771         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1772                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1773                  * larger than previous best one is better */
1774                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1775                         *bex = *ex;
1776         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1777                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1778                  * an extent that still satisfy the request, but is
1779                  * smaller than previous one */
1780                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1781                         *bex = *ex;
1782         }
1783
1784         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1785 }
1786
1787 static noinline_for_stack
1788 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1789                                         struct ext4_buddy *e4b)
1790 {
1791         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1792         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1793         int max;
1794         int err;
1795
1796         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1797         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1798         if (err)
1799                 return err;
1800
1801         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1802         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1803
1804         if (max > 0) {
1805                 ac->ac_b_ex = ex;
1806                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1807         }
1808
1809         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1810         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1811
1812         return 0;
1813 }
1814
1815 static noinline_for_stack
1816 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1817                                 struct ext4_buddy *e4b)
1818 {
1819         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1820         int max;
1821         int err;
1822         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1823         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1824         struct ext4_free_extent ex;
1825
1826         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1827                 return 0;
1828         if (grp->bb_free == 0)
1829                 return 0;
1830
1831         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1832         if (err)
1833                 return err;
1834
1835         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1836                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1837                 return 0;
1838         }
1839
1840         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1841         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1842                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1843         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1844
1845         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1846                 ext4_fsblk_t start;
1847
1848                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1849                         ex.fe_start;
1850                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1851                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1852                         ac->ac_found++;
1853                         ac->ac_b_ex = ex;
1854                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1855                 }
1856         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1857                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1858                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1859                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1860                 ac->ac_found++;
1861                 ac->ac_b_ex = ex;
1862                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1863         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1864                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1865                  * number of blocks to an existing extent */
1866                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1867                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1868                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1869                 ac->ac_found++;
1870                 ac->ac_b_ex = ex;
1871                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1872         }
1873         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1874         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1875
1876         return 0;
1877 }
1878
1879 /*
1880  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1881  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1882  */
1883 static noinline_for_stack
1884 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1885                                         struct ext4_buddy *e4b)
1886 {
1887         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1888         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1889         void *buddy;
1890         int i;
1891         int k;
1892         int max;
1893
1894         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1895         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1896                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1897                         continue;
1898
1899                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1900                 BUG_ON(buddy == NULL);
1901
1902                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1903                 BUG_ON(k >= max);
1904
1905                 ac->ac_found++;
1906
1907                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1908                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1909                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1910
1911                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1912
1913                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1914
1915                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1916                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1917
1918                 break;
1919         }
1920 }
1921
1922 /*
1923  * The routine scans the group and measures all found extents.
1924  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1925  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1926  */
1927 static noinline_for_stack
1928 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1929                                         struct ext4_buddy *e4b)
1930 {
1931         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1932         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1933         struct ext4_free_extent ex;
1934         int i;
1935         int free;
1936
1937         free = e4b->bd_info->bb_free;
1938         BUG_ON(free <= 0);
1939
1940         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1941
1942         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1943                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1944                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1945                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1946                         /*
1947                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1948                          * free blocks even though group info says we
1949                          * we have free blocks
1950                          */
1951                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1952                                         "%d free clusters as per "
1953                                         "group info. But bitmap says 0",
1954                                         free);
1955                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
1956                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1957                         break;
1958                 }
1959
1960                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1961                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1962                 if (free < ex.fe_len) {
1963                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1964                                         "%d free clusters as per "
1965                                         "group info. But got %d blocks",
1966                                         free, ex.fe_len);
1967                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
1968                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1969                         /*
1970                          * The number of free blocks differs. This mostly
1971                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1972                          * without claiming the space.
1973                          */
1974                         break;
1975                 }
1976                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1977                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1978
1979                 i += ex.fe_len;
1980                 free -= ex.fe_len;
1981         }
1982
1983         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1984 }
1985
1986 /*
1987  * This is a special case for storages like raid5
1988  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1989  */
1990 static noinline_for_stack
1991 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1992                                  struct ext4_buddy *e4b)
1993 {
1994         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1995         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1996         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1997         struct ext4_free_extent ex;
1998         ext4_fsblk_t first_group_block;
1999         ext4_fsblk_t a;
2000         ext4_grpblk_t i;
2001         int max;
2002
2003         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
2004
2005         /* find first stripe-aligned block in group */
2006         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2007
2008         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2009         do_div(a, sbi->s_stripe);
2010         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2011
2012         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2013                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2014                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2015                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2016                                 ac->ac_found++;
2017                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2018                                 ac->ac_b_ex = ex;
2019                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2020                                 break;
2021                         }
2022                 }
2023                 i += sbi->s_stripe;
2024         }
2025 }
2026
2027 /*
2028  * This is now called BEFORE we load the buddy bitmap.
2029  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2030  * for the allocation or not. In addition it can also return negative
2031  * error code when something goes wrong.
2032  */
2033 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2034                                 ext4_group_t group, int cr)
2035 {
2036         unsigned free, fragments;
2037         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2038         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2039
2040         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2041
2042         free = grp->bb_free;
2043         if (free == 0)
2044                 return 0;
2045         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2046                 return 0;
2047
2048         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2049                 return 0;
2050
2051         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2052         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2053                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group, GFP_NOFS);
2054                 if (ret)
2055                         return ret;
2056         }
2057
2058         fragments = grp->bb_fragments;
2059         if (fragments == 0)
2060                 return 0;
2061
2062         switch (cr) {
2063         case 0:
2064                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2065
2066                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2067                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2068                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2069                     ((group % flex_size) == 0))
2070                         return 0;
2071
2072                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2073                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2074                         return 1;
2075
2076                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2077                         return 0;
2078
2079                 return 1;
2080         case 1:
2081                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2082                         return 1;
2083                 break;
2084         case 2:
2085                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2086                         return 1;
2087                 break;
2088         case 3:
2089                 return 1;
2090         default:
2091                 BUG();
2092         }
2093
2094         return 0;
2095 }
2096
2097 static noinline_for_stack int
2098 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2099 {
2100         ext4_group_t ngroups, group, i;
2101         int cr;
2102         int err = 0, first_err = 0;
2103         struct ext4_sb_info *sbi;
2104         struct super_block *sb;
2105         struct ext4_buddy e4b;
2106
2107         sb = ac->ac_sb;
2108         sbi = EXT4_SB(sb);
2109         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2110         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2111         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2112                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2113
2114         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2115
2116         /* first, try the goal */
2117         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2118         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2119                 goto out;
2120
2121         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2122                 goto out;
2123
2124         /*
2125          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2126          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2127          * try exact allocation using buddy.
2128          */
2129         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2130         ac->ac_2order = 0;
2131         /*
2132          * We search using buddy data only if the order of the request
2133          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2134          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2135          * We also support searching for power-of-two requests only for
2136          * requests upto maximum buddy size we have constructed.
2137          */
2138         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs && i <= sb->s_blocksize_bits + 2) {
2139                 /*
2140                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2141                  */
2142                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2143                         ac->ac_2order = i - 1;
2144         }
2145
2146         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2147         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2148                 /* TBD: may be hot point */
2149                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2150                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2151                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2152                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2153         }
2154
2155         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2156         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2157         /*
2158          * cr == 0 try to get exact allocation,
2159          * cr == 3  try to get anything
2160          */
2161 repeat:
2162         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2163                 ac->ac_criteria = cr;
2164                 /*
2165                  * searching for the right group start
2166                  * from the goal value specified
2167                  */
2168                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2169
2170                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2171                         int ret = 0;
2172                         cond_resched();
2173                         /*
2174                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2175                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2176                          */
2177                         if (group >= ngroups)
2178                                 group = 0;
2179
2180                         /* This now checks without needing the buddy page */
2181                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2182                         if (ret <= 0) {
2183                                 if (!first_err)
2184                                         first_err = ret;
2185                                 continue;
2186                         }
2187
2188                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2189                         if (err)
2190                                 goto out;
2191
2192                         ext4_lock_group(sb, group);
2193
2194                         /*
2195                          * We need to check again after locking the
2196                          * block group
2197                          */
2198                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2199                         if (ret <= 0) {
2200                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2201                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2202                                 if (!first_err)
2203                                         first_err = ret;
2204                                 continue;
2205                         }
2206
2207                         ac->ac_groups_scanned++;
2208                         if (cr == 0)
2209                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2210                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2211                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2212                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2213                         else
2214                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2215
2216                         ext4_unlock_group(sb, group);
2217                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2218
2219                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2220                                 break;
2221                 }
2222         }
2223
2224         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2225             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2226                 /*
2227                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2228                  * the best chunk we've found so far
2229                  */
2230
2231                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2232                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2233                         /*
2234                          * Someone more lucky has already allocated it.
2235                          * The only thing we can do is just take first
2236                          * found block(s)
2237                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2238                          */
2239                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2240                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2241                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2242                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2243                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2244                         cr = 3;
2245                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2246                         goto repeat;
2247                 }
2248         }
2249 out:
2250         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2251                 err = first_err;
2252         return err;
2253 }
2254
2255 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2256 {
2257         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2258         ext4_group_t group;
2259
2260         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2261                 return NULL;
2262         group = *pos + 1;
2263         return (void *) ((unsigned long) group);
2264 }
2265
2266 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2267 {
2268         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2269         ext4_group_t group;
2270
2271         ++*pos;
2272         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2273                 return NULL;
2274         group = *pos + 1;
2275         return (void *) ((unsigned long) group);
2276 }
2277
2278 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2279 {
2280         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2281         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2282         int i;
2283         int err, buddy_loaded = 0;
2284         struct ext4_buddy e4b;
2285         struct ext4_group_info *grinfo;
2286         unsigned char blocksize_bits = min_t(unsigned char,
2287                                              sb->s_blocksize_bits,
2288                                              EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE);
2289         struct sg {
2290                 struct ext4_group_info info;
2291                 ext4_grpblk_t counters[EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE + 2];
2292         } sg;
2293
2294         group--;
2295         if (group == 0)
2296                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2297                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2298                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]\n");
2299
2300         i = (blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2301                 sizeof(struct ext4_group_info);
2302
2303         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2304         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2305         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2306                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2307                 if (err) {
2308                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2309                         return 0;
2310                 }
2311                 buddy_loaded = 1;
2312         }
2313
2314         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2315
2316         if (buddy_loaded)
2317                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2318
2319         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2320                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2321         for (i = 0; i <= 13; i++)
2322                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= blocksize_bits + 1 ?
2323                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2324         seq_printf(seq, " ]\n");
2325
2326         return 0;
2327 }
2328
2329 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2330 {
2331 }
2332
2333 const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2334         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2335         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2336         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2337         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2338 };
2339
2340 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2341 {
2342         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2343         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2344
2345         BUG_ON(!cachep);
2346         return cachep;
2347 }
2348
2349 /*
2350  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2351  * of groups
2352  */
2353 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2354 {
2355         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2356         unsigned size;
2357         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2358
2359         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2360                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2361         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2362                 return 0;
2363
2364         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2365         new_groupinfo = kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2366         if (!new_groupinfo) {
2367                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2368                 return -ENOMEM;
2369         }
2370         if (sbi->s_group_info) {
2371                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2372                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2373                 kvfree(sbi->s_group_info);
2374         }
2375         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2376         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2377         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2378                    sbi->s_group_info_size);
2379         return 0;
2380 }
2381
2382 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2383 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2384                           struct ext4_group_desc *desc)
2385 {
2386         int i;
2387         int metalen = 0;
2388         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2389         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2390         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2391
2392         /*
2393          * First check if this group is the first of a reserved block.
2394          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2395          * to ext4_group_info structures
2396          */
2397         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2398                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2399                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2400                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2401                 if (meta_group_info == NULL) {
2402                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2403                                  "for a buddy group");
2404                         goto exit_meta_group_info;
2405                 }
2406                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2407                         meta_group_info;
2408         }
2409
2410         meta_group_info =
2411                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2412         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2413
2414         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2415         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2416                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2417                 goto exit_group_info;
2418         }
2419         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2420                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2421
2422         /*
2423          * initialize bb_free to be able to skip
2424          * empty groups without initialization
2425          */
2426         if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
2427             (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
2428                 meta_group_info[i]->bb_free =
2429                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2430         } else {
2431                 meta_group_info[i]->bb_free =
2432                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2433         }
2434
2435         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2436         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2437         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2438         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2439
2440 #ifdef DOUBLE_CHECK
2441         {
2442                 struct buffer_head *bh;
2443                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2444                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2445                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2446                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2447                 BUG_ON(IS_ERR_OR_NULL(bh));
2448                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2449                         sb->s_blocksize);
2450                 put_bh(bh);
2451         }
2452 #endif
2453
2454         return 0;
2455
2456 exit_group_info:
2457         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2458         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2459                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2460                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2461         }
2462 exit_meta_group_info:
2463         return -ENOMEM;
2464 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2465
2466 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2467 {
2468         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2469         ext4_group_t i;
2470         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2471         int err;
2472         struct ext4_group_desc *desc;
2473         struct kmem_cache *cachep;
2474
2475         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2476         if (err)
2477                 return err;
2478
2479         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2480         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2481                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2482                 goto err_freesgi;
2483         }
2484         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2485          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2486          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2487          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2488         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2489         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2490         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2491                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2492                 if (desc == NULL) {
2493                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2494                         goto err_freebuddy;
2495                 }
2496                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2497                         goto err_freebuddy;
2498         }
2499
2500         return 0;
2501
2502 err_freebuddy:
2503         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2504         while (i-- > 0)
2505                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2506         i = sbi->s_group_info_size;
2507         while (i-- > 0)
2508                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2509         iput(sbi->s_buddy_cache);
2510 err_freesgi:
2511         kvfree(sbi->s_group_info);
2512         return -ENOMEM;
2513 }
2514
2515 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2516 {
2517         int i;
2518
2519         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2520                 kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2521                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2522         }
2523 }
2524
2525 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2526 {
2527         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2528         int slab_size;
2529         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2530         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2531         struct kmem_cache *cachep;
2532
2533         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2534                 return -EINVAL;
2535
2536         if (unlikely(cache_index < 0))
2537                 cache_index = 0;
2538
2539         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2540         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2541                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2542                 return 0;       /* Already created */
2543         }
2544
2545         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2546                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2547
2548         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2549                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2550                                         NULL);
2551
2552         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2553
2554         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2555         if (!cachep) {
2556                 printk(KERN_EMERG
2557                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2558                 return -ENOMEM;
2559         }
2560
2561         return 0;
2562 }
2563
2564 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2565 {
2566         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2567         unsigned i, j;
2568         unsigned offset, offset_incr;
2569         unsigned max;
2570         int ret;
2571
2572         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2573
2574         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2575         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2576                 ret = -ENOMEM;
2577                 goto out;
2578         }
2579
2580         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2581         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2582         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2583                 ret = -ENOMEM;
2584                 goto out;
2585         }
2586
2587         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2588         if (ret < 0)
2589                 goto out;
2590
2591         /* order 0 is regular bitmap */
2592         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2593         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2594
2595         i = 1;
2596         offset = 0;
2597         offset_incr = 1 << (sb->s_blocksize_bits - 1);
2598         max = sb->s_blocksize << 2;
2599         do {
2600                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2601                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2602                 offset += offset_incr;
2603                 offset_incr = offset_incr >> 1;
2604                 max = max >> 1;
2605                 i++;
2606         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2607
2608         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2609         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2610         sbi->s_mb_free_pending = 0;
2611         INIT_LIST_HEAD(&sbi->s_freed_data_list);
2612
2613         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2614         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2615         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2616         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2617         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2618         /*
2619          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2620          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2621          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2622          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2623          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2624          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2625          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2626          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2627          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2628          * which seems reasonable as a default.
2629          */
2630         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2631                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2632         /*
2633          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2634          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2635          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2636          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2637          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2638          * the stripes.
2639          */
2640         if (sbi->s_stripe > 1) {
2641                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2642                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2643         }
2644
2645         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2646         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2647                 ret = -ENOMEM;
2648                 goto out;
2649         }
2650         for_each_possible_cpu(i) {
2651                 struct ext4_locality_group *lg;
2652                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2653                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2654                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2655                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2656                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2657         }
2658
2659         /* init file for buddy data */
2660         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2661         if (ret != 0)
2662                 goto out_free_locality_groups;
2663
2664         return 0;
2665
2666 out_free_locality_groups:
2667         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2668         sbi->s_locality_groups = NULL;
2669 out:
2670         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2671         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2672         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2673         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2674         return ret;
2675 }
2676
2677 /* need to called with the ext4 group lock held */
2678 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2679 {
2680         struct ext4_prealloc_space *pa;
2681         struct list_head *cur, *tmp;
2682         int count = 0;
2683
2684         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2685                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2686                 list_del(&pa->pa_group_list);
2687                 count++;
2688                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2689         }
2690         if (count)
2691                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2692
2693 }
2694
2695 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2696 {
2697         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2698         ext4_group_t i;
2699         int num_meta_group_infos;
2700         struct ext4_group_info *grinfo;
2701         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2702         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2703
2704         if (sbi->s_group_info) {
2705                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2706                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2707 #ifdef DOUBLE_CHECK
2708                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2709 #endif
2710                         ext4_lock_group(sb, i);
2711                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2712                         ext4_unlock_group(sb, i);
2713                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2714                 }
2715                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2716                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2717                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2718                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2719                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2720                 kvfree(sbi->s_group_info);
2721         }
2722         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2723         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2724         iput(sbi->s_buddy_cache);
2725         if (sbi->s_mb_stats) {
2726                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2727                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2728                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2729                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2730                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2731                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2732                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2733                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2734                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2735                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2736                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2737                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2738                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2739                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2740                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2741                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2742                                 sbi->s_mb_generation_time);
2743                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2744                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2745                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2746                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2747         }
2748
2749         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2750
2751         return 0;
2752 }
2753
2754 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2755                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count,
2756                 struct bio **biop)
2757 {
2758         ext4_fsblk_t discard_block;
2759
2760         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2761                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2762         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2763         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2764                         (unsigned long long) discard_block, count);
2765         if (biop) {
2766                 return __blkdev_issue_discard(sb->s_bdev,
2767                         (sector_t)discard_block << (sb->s_blocksize_bits - 9),
2768                         (sector_t)count << (sb->s_blocksize_bits - 9),
2769                         GFP_NOFS, 0, biop);
2770         } else
2771                 return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2772 }
2773
2774 static void ext4_free_data_in_buddy(struct super_block *sb,
2775                                     struct ext4_free_data *entry)
2776 {
2777         struct ext4_buddy e4b;
2778         struct ext4_group_info *db;
2779         int err, count = 0, count2 = 0;
2780
2781         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2782                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2783
2784         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2785         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2786         BUG_ON(err != 0);
2787
2788         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2789         EXT4_SB(sb)->s_mb_free_pending -= entry->efd_count;
2790         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2791
2792         db = e4b.bd_info;
2793         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2794         count += entry->efd_count;
2795         count2++;
2796         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2797         /* Take it out of per group rb tree */
2798         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2799         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2800
2801         /*
2802          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2803          * ext4_trim_fs can trim it.
2804          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2805          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2806          */
2807         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2808                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2809
2810         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2811                 /* No more items in the per group rb tree
2812                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2813                  */
2814                 put_page(e4b.bd_buddy_page);
2815                 put_page(e4b.bd_bitmap_page);
2816         }
2817         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2818         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2819         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2820
2821         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2822 }
2823
2824 /*
2825  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2826  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2827  */
2828 void ext4_process_freed_data(struct super_block *sb, tid_t commit_tid)
2829 {
2830         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2831         struct ext4_free_data *entry, *tmp;
2832         struct bio *discard_bio = NULL;
2833         struct list_head freed_data_list;
2834         struct list_head *cut_pos = NULL;
2835         int err;
2836
2837         INIT_LIST_HEAD(&freed_data_list);
2838
2839         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2840         list_for_each_entry(entry, &sbi->s_freed_data_list, efd_list) {
2841                 if (entry->efd_tid != commit_tid)
2842                         break;
2843                 cut_pos = &entry->efd_list;
2844         }
2845         if (cut_pos)
2846                 list_cut_position(&freed_data_list, &sbi->s_freed_data_list,
2847                                   cut_pos);
2848         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2849
2850         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2851                 list_for_each_entry(entry, &freed_data_list, efd_list) {
2852                         err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2853                                                  entry->efd_start_cluster,
2854                                                  entry->efd_count,
2855                                                  &discard_bio);
2856                         if (err && err != -EOPNOTSUPP) {
2857                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2858                                          " group:%d block:%d count:%d failed"
2859                                          " with %d", entry->efd_group,
2860                                          entry->efd_start_cluster,
2861                                          entry->efd_count, err);
2862                         } else if (err == -EOPNOTSUPP)
2863                                 break;
2864                 }
2865
2866                 if (discard_bio) {
2867                         submit_bio_wait(discard_bio);
2868                         bio_put(discard_bio);
2869                 }
2870         }
2871
2872         list_for_each_entry_safe(entry, tmp, &freed_data_list, efd_list)
2873                 ext4_free_data_in_buddy(sb, entry);
2874 }
2875
2876 int __init ext4_init_mballoc(void)
2877 {
2878         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2879                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2880         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2881                 return -ENOMEM;
2882
2883         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2884                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2885         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2886                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2887                 return -ENOMEM;
2888         }
2889
2890         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2891                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2892         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2893                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2894                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2895                 return -ENOMEM;
2896         }
2897         return 0;
2898 }
2899
2900 void ext4_exit_mballoc(void)
2901 {
2902         /*
2903          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2904          * before destroying the slab cache.
2905          */
2906         rcu_barrier();
2907         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2908         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2909         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2910         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2911 }
2912
2913
2914 /*
2915  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2916  * Returns 0 if success or error code
2917  */
2918 static noinline_for_stack int
2919 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2920                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2921 {
2922         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2923         struct ext4_group_desc *gdp;
2924         struct buffer_head *gdp_bh;
2925         struct ext4_sb_info *sbi;
2926         struct super_block *sb;
2927         ext4_fsblk_t block;
2928         int err, len;
2929
2930         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2931         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2932
2933         sb = ac->ac_sb;
2934         sbi = EXT4_SB(sb);
2935
2936         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2937         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
2938                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
2939                 bitmap_bh = NULL;
2940                 goto out_err;
2941         }
2942
2943         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2944         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2945         if (err)
2946                 goto out_err;
2947
2948         err = -EIO;
2949         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2950         if (!gdp)
2951                 goto out_err;
2952
2953         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2954                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2955
2956         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2957         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2958         if (err)
2959                 goto out_err;
2960
2961         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2962
2963         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2964         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2965                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2966                            "fs metadata", block, block+len);
2967                 /* File system mounted not to panic on error
2968                  * Fix the bitmap and return EFSCORRUPTED
2969                  * We leak some of the blocks here.
2970                  */
2971                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2972                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2973                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2974                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2975                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2976                 if (!err)
2977                         err = -EFSCORRUPTED;
2978                 goto out_err;
2979         }
2980
2981         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2982 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2983         {
2984                 int i;
2985                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2986                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2987                                                 bitmap_bh->b_data));
2988                 }
2989         }
2990 #endif
2991         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2992                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2993         if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
2994             (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
2995                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2996                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2997                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2998                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2999         }
3000         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
3001         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
3002         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
3003         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
3004
3005         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3006         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
3007         /*
3008          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
3009          */
3010         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
3011                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
3012                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
3013                                    reserv_clstrs);
3014
3015         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
3016                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
3017                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
3018                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
3019                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
3020         }
3021
3022         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
3023         if (err)
3024                 goto out_err;
3025         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
3026
3027 out_err:
3028         brelse(bitmap_bh);
3029         return err;
3030 }
3031
3032 /*
3033  * here we normalize request for locality group
3034  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
3035  * s_strip if we set the same via mount option.
3036  * s_mb_group_prealloc can be configured via
3037  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
3038  *
3039  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3040  */
3041 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3042 {
3043         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3044         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3045
3046         BUG_ON(lg == NULL);
3047         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3048         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
3049                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
3050 }
3051
3052 /*
3053  * Normalization means making request better in terms of
3054  * size and alignment
3055  */
3056 static noinline_for_stack void
3057 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3058                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3059 {
3060         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3061         int bsbits, max;
3062         ext4_lblk_t end;
3063         loff_t size, start_off;
3064         loff_t orig_size __maybe_unused;
3065         ext4_lblk_t start;
3066         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3067         struct ext4_prealloc_space *pa;
3068
3069         /* do normalize only data requests, metadata requests
3070            do not need preallocation */
3071         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3072                 return;
3073
3074         /* sometime caller may want exact blocks */
3075         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3076                 return;
3077
3078         /* caller may indicate that preallocation isn't
3079          * required (it's a tail, for example) */
3080         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3081                 return;
3082
3083         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3084                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3085                 return ;
3086         }
3087
3088         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3089
3090         /* first, let's learn actual file size
3091          * given current request is allocated */
3092         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3093         size = size << bsbits;
3094         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3095                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3096         orig_size = size;
3097
3098         /* max size of free chunks */
3099         max = 2 << bsbits;
3100
3101 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3102                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3103
3104         /* first, try to predict filesize */
3105         /* XXX: should this table be tunable? */
3106         start_off = 0;
3107         if (size <= 16 * 1024) {
3108                 size = 16 * 1024;
3109         } else if (size <= 32 * 1024) {
3110                 size = 32 * 1024;
3111         } else if (size <= 64 * 1024) {
3112                 size = 64 * 1024;
3113         } else if (size <= 128 * 1024) {
3114                 size = 128 * 1024;
3115         } else if (size <= 256 * 1024) {
3116                 size = 256 * 1024;
3117         } else if (size <= 512 * 1024) {
3118                 size = 512 * 1024;
3119         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3120                 size = 1024 * 1024;
3121         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3122                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3123                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3124                 size = 2 * 1024 * 1024;
3125         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3126                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3127                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3128                 size = 4 * 1024 * 1024;
3129         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3130                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3131                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3132                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3133                 size = 8 * 1024 * 1024;
3134         } else {
3135                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3136                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3137                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3138         }
3139         size = size >> bsbits;
3140         start = start_off >> bsbits;
3141
3142         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3143         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3144                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3145                 start = ar->lleft + 1;
3146         }
3147         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3148                 size -= start + size - ar->lright;
3149
3150         /*
3151          * Trim allocation request for filesystems with artificially small
3152          * groups.
3153          */
3154         if (size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb))
3155                 size = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb);
3156
3157         end = start + size;
3158
3159         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3160         rcu_read_lock();
3161         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3162                 ext4_lblk_t pa_end;
3163
3164                 if (pa->pa_deleted)
3165                         continue;
3166                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3167                 if (pa->pa_deleted) {
3168                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3169                         continue;
3170                 }
3171
3172                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3173                                                   pa->pa_len);
3174
3175                 /* PA must not overlap original request */
3176                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3177                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3178
3179                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3180                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3181                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3182                         continue;
3183                 }
3184                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3185
3186                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3187                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3188                         BUG_ON(pa_end < start);
3189                         start = pa_end;
3190                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3191                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3192                         end = pa->pa_lstart;
3193                 }
3194                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3195         }
3196         rcu_read_unlock();
3197         size = end - start;
3198
3199         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3200         rcu_read_lock();
3201         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3202                 ext4_lblk_t pa_end;
3203
3204                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3205                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3206                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3207                                                           pa->pa_len);
3208                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3209                 }
3210                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3211         }
3212         rcu_read_unlock();
3213
3214         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3215                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3216                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3217                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3218                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3219                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3220                 BUG();
3221         }
3222         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3223
3224         /* now prepare goal request */
3225
3226         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3227          * placement or satisfy big request as is */
3228         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3229         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3230
3231         /* define goal start in order to merge */
3232         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3233                 /* merge to the right */
3234                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3235                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3236                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3237                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3238         }
3239         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3240                 /* merge to the left */
3241                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3242                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3243                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3244                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3245         }
3246
3247         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3248                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3249 }
3250
3251 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3252 {
3253         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3254
3255         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3256                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3257                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3258                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3259                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3260                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3261                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3262                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3263                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3264                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3265                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3266         }
3267
3268         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3269                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3270         else
3271                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3272 }
3273
3274 /*
3275  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3276  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3277  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3278  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3279  */
3280 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3281 {
3282         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3283         struct ext4_buddy e4b;
3284         int err;
3285
3286         if (pa == NULL) {
3287                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3288                         return;
3289                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3290                 if (err) {
3291                         /*
3292                          * This should never happen since we pin the
3293                          * pages in the ext4_allocation_context so
3294                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3295                          */
3296                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3297                         return;
3298                 }
3299                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3300                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3301                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3302                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3303                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3304                 return;
3305         }
3306         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3307                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3308 }
3309
3310 /*
3311  * use blocks preallocated to inode
3312  */
3313 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3314                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3315 {
3316         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3317         ext4_fsblk_t start;
3318         ext4_fsblk_t end;
3319         int len;
3320
3321         /* found preallocated blocks, use them */
3322         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3323         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3324                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3325         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3326         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3327                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3328         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3329         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3330         ac->ac_pa = pa;
3331
3332         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3333         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3334         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3335         pa->pa_free -= len;
3336
3337         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3338 }
3339
3340 /*
3341  * use blocks preallocated to locality group
3342  */
3343 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3344                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3345 {
3346         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3347
3348         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3349                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3350                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3351         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3352         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3353         ac->ac_pa = pa;
3354
3355         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3356          * possible race when the group is being loaded concurrently
3357          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3358          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3359          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3360          */
3361         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3362 }
3363
3364 /*
3365  * Return the prealloc space that have minimal distance
3366  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3367  * space that is having currently known minimal distance
3368  * from the goal block.
3369  */
3370 static struct ext4_prealloc_space *
3371 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3372                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3373                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3374 {
3375         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3376
3377         if (cpa == NULL) {
3378                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3379                 return pa;
3380         }
3381         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3382         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3383
3384         if (cur_distance <= new_distance)
3385                 return cpa;
3386
3387         /* drop the previous reference */
3388         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3389         atomic_inc(&pa->pa_count);
3390         return pa;
3391 }
3392
3393 /*
3394  * search goal blocks in preallocated space
3395  */
3396 static noinline_for_stack int
3397 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3398 {
3399         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3400         int order, i;
3401         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3402         struct ext4_locality_group *lg;
3403         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3404         ext4_fsblk_t goal_block;
3405
3406         /* only data can be preallocated */
3407         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3408                 return 0;
3409
3410         /* first, try per-file preallocation */
3411         rcu_read_lock();
3412         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3413
3414                 /* all fields in this condition don't change,
3415                  * so we can skip locking for them */
3416                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3417                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3418                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3419                         continue;
3420
3421                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3422                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3423                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3424                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3425                         continue;
3426
3427                 /* found preallocated blocks, use them */
3428                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3429                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3430                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3431                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3432                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3433                         ac->ac_criteria = 10;
3434                         rcu_read_unlock();
3435                         return 1;
3436                 }
3437                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3438         }
3439         rcu_read_unlock();
3440
3441         /* can we use group allocation? */
3442         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3443                 return 0;
3444
3445         /* inode may have no locality group for some reason */
3446         lg = ac->ac_lg;
3447         if (lg == NULL)
3448                 return 0;
3449         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3450         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3451                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3452                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3453
3454         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3455         /*
3456          * search for the prealloc space that is having
3457          * minimal distance from the goal block.
3458          */
3459         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3460                 rcu_read_lock();
3461                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3462                                         pa_inode_list) {
3463                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3464                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3465                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3466
3467                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3468                                                                 pa, cpa);
3469                         }
3470                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3471                 }
3472                 rcu_read_unlock();
3473         }
3474         if (cpa) {
3475                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3476                 ac->ac_criteria = 20;
3477                 return 1;
3478         }
3479         return 0;
3480 }
3481
3482 /*
3483  * the function goes through all block freed in the group
3484  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3485  * buddy must be generated from this bitmap
3486  * Need to be called with the ext4 group lock held
3487  */
3488 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3489                                                 ext4_group_t group)
3490 {
3491         struct rb_node *n;
3492         struct ext4_group_info *grp;
3493         struct ext4_free_data *entry;
3494
3495         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3496         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3497
3498         while (n) {
3499                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3500                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3501                 n = rb_next(n);
3502         }
3503         return;
3504 }
3505
3506 /*
3507  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3508  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3509  * Need to be called with ext4 group lock held
3510  */
3511 static noinline_for_stack
3512 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3513                                         ext4_group_t group)
3514 {
3515         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3516         struct ext4_prealloc_space *pa;
3517         struct list_head *cur;
3518         ext4_group_t groupnr;
3519         ext4_grpblk_t start;
3520         int preallocated = 0;
3521         int len;
3522
3523         /* all form of preallocation discards first load group,
3524          * so the only competing code is preallocation use.
3525          * we don't need any locking here
3526          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3527          * otherwise we could leave used blocks available for
3528          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3529          * is dropping preallocation
3530          */
3531         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3532                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3533                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3534                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3535                                              &groupnr, &start);
3536                 len = pa->pa_len;
3537                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3538                 if (unlikely(len == 0))
3539                         continue;
3540                 BUG_ON(groupnr != group);
3541                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3542                 preallocated += len;
3543         }
3544         mb_debug(1, "preallocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3545 }
3546
3547 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3548 {
3549         struct ext4_prealloc_space *pa;
3550         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3551
3552         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3553         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3554         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3555 }
3556
3557 /*
3558  * drops a reference to preallocated space descriptor
3559  * if this was the last reference and the space is consumed
3560  */
3561 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3562                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3563 {
3564         ext4_group_t grp;
3565         ext4_fsblk_t grp_blk;
3566
3567         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3568         spin_lock(&pa->pa_lock);
3569         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3570                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3571                 return;
3572         }
3573
3574         if (pa->pa_deleted == 1) {
3575                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3576                 return;
3577         }
3578
3579         pa->pa_deleted = 1;
3580         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3581
3582         grp_blk = pa->pa_pstart;
3583         /*
3584          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3585          * next group when pa is used up
3586          */
3587         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3588                 grp_blk--;
3589
3590         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3591
3592         /*
3593          * possible race:
3594          *
3595          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3596          *                                      find block B in PA
3597          *  copy on-disk bitmap to buddy
3598          *                                      mark B in on-disk bitmap
3599          *                                      drop PA from group
3600          *  mark all PAs in buddy
3601          *
3602          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3603          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3604          * against that pair
3605          */
3606         ext4_lock_group(sb, grp);
3607         list_del(&pa->pa_group_list);
3608         ext4_unlock_group(sb, grp);
3609
3610         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3611         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3612         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3613
3614         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3615 }
3616
3617 /*
3618  * creates new preallocated space for given inode
3619  */
3620 static noinline_for_stack int
3621 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3622 {
3623         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3624         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3625         struct ext4_prealloc_space *pa;
3626         struct ext4_group_info *grp;
3627         struct ext4_inode_info *ei;
3628
3629         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3630         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3631         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3632         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3633
3634         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3635         if (pa == NULL)
3636                 return -ENOMEM;
3637
3638         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3639                 int winl;
3640                 int wins;
3641                 int win;
3642                 int offs;
3643
3644                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3645                  * so, found space must get proper lstart
3646                  * to cover original request */
3647                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3648                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3649
3650                 /* we're limited by original request in that
3651                  * logical block must be covered any way
3652                  * winl is window we can move our chunk within */
3653                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3654
3655                 /* also, we should cover whole original request */
3656                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3657
3658                 /* the smallest one defines real window */
3659                 win = min(winl, wins);
3660
3661                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3662                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3663                 if (offs && offs < win)
3664                         win = offs;
3665
3666                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3667                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3668                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3669                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3670         }
3671
3672         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3673          * allocated blocks for history */
3674         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3675
3676         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3677         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3678         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3679         pa->pa_free = pa->pa_len;
3680         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3681         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3682         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3683         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3684         pa->pa_deleted = 0;
3685         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3686
3687         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3688                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3689         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3690
3691         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3692         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3693
3694         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3695         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3696
3697         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3698         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3699
3700         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3701         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3702         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3703
3704         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3705         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3706         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3707
3708         return 0;
3709 }
3710
3711 /*
3712  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3713  */
3714 static noinline_for_stack int
3715 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3716 {
3717         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3718         struct ext4_locality_group *lg;
3719         struct ext4_prealloc_space *pa;
3720         struct ext4_group_info *grp;
3721
3722         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3723         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3724         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3725         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3726
3727         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3728         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3729         if (pa == NULL)
3730                 return -ENOMEM;
3731
3732         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3733          * allocated blocks for history */
3734         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3735
3736         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3737         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3738         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3739         pa->pa_free = pa->pa_len;
3740         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3741         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3742         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3743         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3744         pa->pa_deleted = 0;
3745         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3746
3747         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3748                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3749         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3750
3751         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3752         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3753
3754         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3755         lg = ac->ac_lg;
3756         BUG_ON(lg == NULL);
3757
3758         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3759         pa->pa_inode = NULL;
3760
3761         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3762         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3763         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3764
3765         /*
3766          * We will later add the new pa to the right bucket
3767          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3768          */
3769         return 0;
3770 }
3771
3772 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3773 {
3774         int err;
3775
3776         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3777                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3778         else
3779                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3780         return err;
3781 }
3782
3783 /*
3784  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3785  * in-core bitmap and buddy.
3786  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3787  * nobody else can find/use it.
3788  * the caller MUST hold group/inode locks.
3789  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3790  */
3791 static noinline_for_stack int
3792 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3793                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3794 {
3795         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3796         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3797         unsigned int end;
3798         unsigned int next;
3799         ext4_group_t group;
3800         ext4_grpblk_t bit;
3801         unsigned long long grp_blk_start;
3802         int err = 0;
3803         int free = 0;
3804
3805         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3806         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3807         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3808         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3809         end = bit + pa->pa_len;
3810
3811         while (bit < end) {
3812                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3813                 if (bit >= end)
3814                         break;
3815                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3816                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3817                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3818                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3819                 free += next - bit;
3820
3821                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3822                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3823                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3824                                                next - bit);
3825                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3826                 bit = next + 1;
3827         }
3828         if (free != pa->pa_free) {
3829                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3830                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3831                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3832                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3833                          (unsigned long) pa->pa_len);
3834                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3835                                         free, pa->pa_free);
3836                 /*
3837                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3838                  * from the bitmap and continue.
3839                  */
3840         }
3841         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3842
3843         return err;
3844 }
3845
3846 static noinline_for_stack int
3847 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3848                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3849 {
3850         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3851         ext4_group_t group;
3852         ext4_grpblk_t bit;
3853
3854         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3855         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3856         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3857         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3858         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3859         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3860         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3861
3862         return 0;
3863 }
3864
3865 /*
3866  * releases all preallocations in given group
3867  *
3868  * first, we need to decide discard policy:
3869  * - when do we discard
3870  *   1) ENOSPC
3871  * - how many do we discard
3872  *   1) how many requested
3873  */
3874 static noinline_for_stack int
3875 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3876                                         ext4_group_t group, int needed)
3877 {
3878         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3879         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3880         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3881         struct list_head list;
3882         struct ext4_buddy e4b;
3883         int err;
3884         int busy = 0;
3885         int free = 0;
3886
3887         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3888
3889         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3890                 return 0;
3891
3892         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3893         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3894                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3895                 ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
3896                            err, group);
3897                 return 0;
3898         }
3899
3900         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3901         if (err) {
3902                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
3903                              err, group);
3904                 put_bh(bitmap_bh);
3905                 return 0;
3906         }
3907
3908         if (needed == 0)
3909                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3910
3911         INIT_LIST_HEAD(&list);
3912 repeat:
3913         ext4_lock_group(sb, group);
3914         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3915                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3916                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3917                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3918                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3919                         busy = 1;
3920                         continue;
3921                 }
3922                 if (pa->pa_deleted) {
3923                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3924                         continue;
3925                 }
3926
3927                 /* seems this one can be freed ... */
3928                 pa->pa_deleted = 1;
3929
3930                 /* we can trust pa_free ... */
3931                 free += pa->pa_free;
3932
3933                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3934
3935                 list_del(&pa->pa_group_list);
3936                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3937         }
3938
3939         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3940         if (free < needed && busy) {
3941                 busy = 0;
3942                 ext4_unlock_group(sb, group);
3943                 cond_resched();
3944                 goto repeat;
3945         }
3946
3947         /* found anything to free? */
3948         if (list_empty(&list)) {
3949                 BUG_ON(free != 0);
3950                 goto out;
3951         }
3952
3953         /* now free all selected PAs */
3954         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3955
3956                 /* remove from object (inode or locality group) */
3957                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3958                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3959                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3960
3961                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3962                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3963                 else
3964                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3965
3966                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3967                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3968         }
3969
3970 out:
3971         ext4_unlock_group(sb, group);
3972         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3973         put_bh(bitmap_bh);
3974         return free;
3975 }
3976
3977 /*
3978  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3979  *
3980  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3981  * We don't want another block to be served from the prealloc
3982  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3983  *
3984  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3985  */
3986 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3987 {
3988         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3989         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3990         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3991         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3992         ext4_group_t group = 0;
3993         struct list_head list;
3994         struct ext4_buddy e4b;
3995         int err;
3996
3997         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3998                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3999                 return;
4000         }
4001
4002         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
4003         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
4004
4005         INIT_LIST_HEAD(&list);
4006
4007 repeat:
4008         /* first, collect all pa's in the inode */
4009         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
4010         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
4011                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
4012                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
4013                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
4014                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4015                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4016                         /* this shouldn't happen often - nobody should
4017                          * use preallocation while we're discarding it */
4018                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4019                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4020                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
4021                                  "uh-oh! used pa while discarding");
4022                         WARN_ON(1);
4023                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4024                         goto repeat;
4025
4026                 }
4027                 if (pa->pa_deleted == 0) {
4028                         pa->pa_deleted = 1;
4029                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4030                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4031                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
4032                         continue;
4033                 }
4034
4035                 /* someone is deleting pa right now */
4036                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4037                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4038
4039                 /* we have to wait here because pa_deleted
4040                  * doesn't mean pa is already unlinked from
4041                  * the list. as we might be called from
4042                  * ->clear_inode() the inode will get freed
4043                  * and concurrent thread which is unlinking
4044                  * pa from inode's list may access already
4045                  * freed memory, bad-bad-bad */
4046
4047                 /* XXX: if this happens too often, we can
4048                  * add a flag to force wait only in case
4049                  * of ->clear_inode(), but not in case of
4050                  * regular truncate */
4051                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4052                 goto repeat;
4053         }
4054         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4055
4056         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4057                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4058                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4059
4060                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4061                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4062                 if (err) {
4063                         ext4_error(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
4064                                    err, group);
4065                         continue;
4066                 }
4067
4068                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4069                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4070                         err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4071                         ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
4072                                         err, group);
4073                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4074                         continue;
4075                 }
4076
4077                 ext4_lock_group(sb, group);
4078                 list_del(&pa->pa_group_list);
4079                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4080                 ext4_unlock_group(sb, group);
4081
4082                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4083                 put_bh(bitmap_bh);
4084
4085                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4086                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4087         }
4088 }
4089
4090 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4091 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4092 {
4093         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4094         ext4_group_t ngroups, i;
4095
4096         if (!ext4_mballoc_debug ||
4097             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4098                 return;
4099
4100         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4101                         " Allocation context details:");
4102         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4103                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4104         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4105                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4106                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4107                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4108                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4109                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4110                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4111                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4112                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4113                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4114                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4115                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4116                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4117                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4118                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4119                         (int)ac->ac_criteria);
4120         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4121         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4122         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4123         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4124                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4125                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4126                 ext4_grpblk_t start;
4127                 struct list_head *cur;
4128                 ext4_lock_group(sb, i);
4129                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4130                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4131                                         pa_group_list);
4132                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4133                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4134                                                      NULL, &start);
4135                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4136                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4137                                start, pa->pa_len);
4138                 }
4139                 ext4_unlock_group(sb, i);
4140
4141                 if (grp->bb_free == 0)
4142                         continue;
4143                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4144                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4145         }
4146         printk(KERN_ERR "\n");
4147 }
4148 #else
4149 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4150 {
4151         return;
4152 }
4153 #endif
4154
4155 /*
4156  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4157  * file is determined by the current size or the resulting size after
4158  * allocation which ever is larger
4159  *
4160  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4161  */
4162 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4163 {
4164         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4165         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4166         loff_t size, isize;
4167
4168         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4169                 return;
4170
4171         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4172                 return;
4173
4174         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4175         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4176                 >> bsbits;
4177
4178         if ((size == isize) &&
4179             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4180             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4181                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4182                 return;
4183         }
4184
4185         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4186                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4187                 return;
4188         }
4189
4190         /* don't use group allocation for large files */
4191         size = max(size, isize);
4192         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4193                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4194                 return;
4195         }
4196
4197         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4198         /*
4199          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4200          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4201          * request from multiple CPUs.
4202          */
4203         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4204
4205         /* we're going to use group allocation */
4206         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4207
4208         /* serialize all allocations in the group */
4209         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4210 }
4211
4212 static noinline_for_stack int
4213 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4214                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4215 {
4216         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4217         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4218         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4219         ext4_group_t group;
4220         unsigned int len;
4221         ext4_fsblk_t goal;
4222         ext4_grpblk_t block;
4223
4224         /* we can't allocate > group size */
4225         len = ar->len;
4226
4227         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4228         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4229                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4230
4231         /* start searching from the goal */
4232         goal = ar->goal;
4233         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4234                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4235                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4236         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4237
4238         /* set up allocation goals */
4239         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4240         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4241         ac->ac_sb = sb;
4242         ac->ac_inode = ar->inode;
4243         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4244         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4245         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4246         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4247         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4248         ac->ac_flags = ar->flags;
4249
4250         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4251          * locality group. this is a policy, actually */
4252         ext4_mb_group_or_file(ac);
4253
4254         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4255                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4256                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4257                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4258                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4259                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4260                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4261         return 0;
4262
4263 }
4264
4265 static noinline_for_stack void
4266 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4267                                         struct ext4_locality_group *lg,
4268                                         int order, int total_entries)
4269 {
4270         ext4_group_t group = 0;
4271         struct ext4_buddy e4b;
4272         struct list_head discard_list;
4273         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4274
4275         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4276
4277         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4278
4279         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4280         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4281                                                 pa_inode_list) {
4282                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4283                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4284                         /*
4285                          * This is the pa that we just used
4286                          * for block allocation. So don't
4287                          * free that
4288                          */
4289                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4290                         continue;
4291                 }
4292                 if (pa->pa_deleted) {
4293                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4294                         continue;
4295                 }
4296                 /* only lg prealloc space */
4297                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4298
4299                 /* seems this one can be freed ... */
4300                 pa->pa_deleted = 1;
4301                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4302
4303                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4304                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4305
4306                 total_entries--;
4307                 if (total_entries <= 5) {
4308                         /*
4309                          * we want to keep only 5 entries
4310                          * allowing it to grow to 8. This
4311                          * mak sure we don't call discard
4312                          * soon for this list.
4313                          */
4314                         break;
4315                 }
4316         }
4317         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4318
4319         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4320                 int err;
4321
4322                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4323                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4324                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4325                 if (err) {
4326                         ext4_error(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
4327                                    err, group);
4328                         continue;
4329                 }
4330                 ext4_lock_group(sb, group);
4331                 list_del(&pa->pa_group_list);
4332                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4333                 ext4_unlock_group(sb, group);
4334
4335                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4336                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4337                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4338         }
4339 }
4340
4341 /*
4342  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4343  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4344  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4345  *
4346  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4347  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4348  */
4349
4350 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4351 {
4352         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4353         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4354         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4355         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4356
4357         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4358         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4359                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4360                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4361         /* Add the prealloc space to lg */
4362         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4363         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4364                                                 pa_inode_list) {
4365                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4366                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4367                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4368                         continue;
4369                 }
4370                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4371                         /* Add to the tail of the previous entry */
4372                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4373                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4374                         added = 1;
4375                         /*
4376                          * we want to count the total
4377                          * number of entries in the list
4378                          */
4379                 }
4380                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4381                 lg_prealloc_count++;
4382         }
4383         if (!added)
4384                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4385                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4386         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4387
4388         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4389         if (lg_prealloc_count > 8) {
4390                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4391                                                   order, lg_prealloc_count);
4392                 return;
4393         }
4394         return ;
4395 }
4396
4397 /*
4398  * release all resource we used in allocation
4399  */
4400 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4401 {
4402         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4403         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4404         if (pa) {
4405                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4406                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4407                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4408                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4409                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4410                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4411                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4412                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4413                 }
4414         }
4415         if (pa) {
4416                 /*
4417                  * We want to add the pa to the right bucket.
4418                  * Remove it from the list and while adding
4419                  * make sure the list to which we are adding
4420                  * doesn't grow big.
4421                  */
4422                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4423                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4424                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4425                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4426                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4427                 }
4428                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4429         }
4430         if (ac->ac_bitmap_page)
4431                 put_page(ac->ac_bitmap_page);
4432         if (ac->ac_buddy_page)
4433                 put_page(ac->ac_buddy_page);
4434         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4435                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4436         ext4_mb_collect_stats(ac);
4437         return 0;
4438 }
4439
4440 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4441 {
4442         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4443         int ret;
4444         int freed = 0;
4445
4446         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4447         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4448                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4449                 freed += ret;
4450                 needed -= ret;
4451         }
4452
4453         return freed;
4454 }
4455
4456 /*
4457  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4458  * it tries to use preallocation first, then falls back
4459  * to usual allocation
4460  */
4461 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4462                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4463 {
4464         int freed;
4465         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4466         struct ext4_sb_info *sbi;
4467         struct super_block *sb;
4468         ext4_fsblk_t block = 0;
4469         unsigned int inquota = 0;
4470         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4471
4472         might_sleep();
4473         sb = ar->inode->i_sb;
4474         sbi = EXT4_SB(sb);
4475
4476         trace_ext4_request_blocks(ar);
4477
4478         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4479         if (ext4_is_quota_file(ar->inode))
4480                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4481
4482         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4483                 /* Without delayed allocation we need to verify
4484                  * there is enough free blocks to do block allocation
4485                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4486                  */
4487                 while (ar->len &&
4488                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4489
4490                         /* let others to free the space */
4491                         cond_resched();
4492                         ar->len = ar->len >> 1;
4493                 }
4494                 if (!ar->len) {
4495                         *errp = -ENOSPC;
4496                         return 0;
4497                 }
4498                 reserv_clstrs = ar->len;
4499                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4500                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4501                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4502                 } else {
4503                         while (ar->len &&
4504                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4505                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4506
4507                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4508                                 ar->len--;
4509                         }
4510                 }
4511                 inquota = ar->len;
4512                 if (ar->len == 0) {
4513                         *errp = -EDQUOT;
4514                         goto out;
4515                 }
4516         }
4517
4518         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4519         if (!ac) {
4520                 ar->len = 0;
4521                 *errp = -ENOMEM;
4522                 goto out;
4523         }
4524
4525         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4526         if (*errp) {
4527                 ar->len = 0;
4528                 goto out;
4529         }
4530
4531         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4532         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4533                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4534                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4535 repeat:
4536                 /* allocate space in core */
4537                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4538                 if (*errp)
4539                         goto discard_and_exit;
4540
4541                 /* as we've just preallocated more space than
4542                  * user requested originally, we store allocated
4543                  * space in a special descriptor */
4544                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4545                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4546                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4547                 if (*errp) {
4548                 discard_and_exit:
4549                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4550                         goto errout;
4551                 }
4552         }
4553         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4554                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4555                 if (*errp) {
4556                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4557                         goto errout;
4558                 } else {
4559                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4560                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4561                 }
4562         } else {
4563                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4564                 if (freed)
4565                         goto repeat;
4566                 *errp = -ENOSPC;
4567         }
4568
4569 errout:
4570         if (*errp) {
4571                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4572                 ar->len = 0;
4573                 ext4_mb_show_ac(ac);
4574         }
4575         ext4_mb_release_context(ac);
4576 out:
4577         if (ac)
4578                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4579         if (inquota && ar->len < inquota)
4580                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4581         if (!ar->len) {
4582                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4583                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4584                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4585                                                 reserv_clstrs);
4586         }
4587
4588         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4589
4590         return block;
4591 }
4592
4593 /*
4594  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4595  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4596  * AND the blocks are associated with the same group.
4597  */
4598 static void ext4_try_merge_freed_extent(struct ext4_sb_info *sbi,
4599                                         struct ext4_free_data *entry,
4600                                         struct ext4_free_data *new_entry,
4601                                         struct rb_root *entry_rb_root)
4602 {
4603         if ((entry->efd_tid != new_entry->efd_tid) ||
4604             (entry->efd_group != new_entry->efd_group))
4605                 return;
4606         if (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count ==
4607             new_entry->efd_start_cluster) {
4608                 new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4609                 new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4610         } else if (new_entry->efd_start_cluster + new_entry->efd_count ==
4611                    entry->efd_start_cluster) {
4612                 new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4613         } else
4614                 return;
4615         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4616         list_del(&entry->efd_list);
4617         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4618         rb_erase(&entry->efd_node, entry_rb_root);
4619         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4620 }
4621
4622 static noinline_for_stack int
4623 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4624                       struct ext4_free_data *new_entry)
4625 {
4626         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4627         ext4_grpblk_t cluster;
4628         ext4_grpblk_t clusters = new_entry->efd_count;
4629         struct ext4_free_data *entry;
4630         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4631         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4632         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4633         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4634         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4635
4636         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4637         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4638         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4639
4640         new_node = &new_entry->efd_node;
4641         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4642
4643         if (!*n) {
4644                 /* first free block exent. We need to
4645                    protect buddy cache from being freed,
4646                  * otherwise we'll refresh it from
4647                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4648                  * blocks */
4649                 get_page(e4b->bd_buddy_page);
4650                 get_page(e4b->bd_bitmap_page);
4651         }
4652         while (*n) {
4653                 parent = *n;
4654                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4655                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4656                         n = &(*n)->rb_left;
4657                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4658                         n = &(*n)->rb_right;
4659                 else {
4660                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4661                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4662                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4663                                 "Block already on to-be-freed list");
4664                         return 0;
4665                 }
4666         }
4667
4668         rb_link_node(new_node, parent, n);
4669         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4670
4671         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4672         node = rb_prev(new_node);
4673         if (node) {
4674                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4675                 ext4_try_merge_freed_extent(sbi, entry, new_entry,
4676                                             &(db->bb_free_root));
4677         }
4678
4679         node = rb_next(new_node);
4680         if (node) {
4681                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4682                 ext4_try_merge_freed_extent(sbi, entry, new_entry,
4683                                             &(db->bb_free_root));
4684         }
4685
4686         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4687         list_add_tail(&new_entry->efd_list, &sbi->s_freed_data_list);
4688         sbi->s_mb_free_pending += clusters;
4689         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4690         return 0;
4691 }
4692
4693 /**
4694  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4695  * @handle:             handle for this transaction
4696  * @inode:              inode
4697  * @block:              start physical block to free
4698  * @count:              number of blocks to count
4699  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4700  */
4701 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4702                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4703                       unsigned long count, int flags)
4704 {
4705         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4706         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4707         struct ext4_group_desc *gdp;
4708         unsigned int overflow;
4709         ext4_grpblk_t bit;
4710         struct buffer_head *gd_bh;
4711         ext4_group_t block_group;
4712         struct ext4_sb_info *sbi;
4713         struct ext4_buddy e4b;
4714         unsigned int count_clusters;
4715         int err = 0;
4716         int ret;
4717
4718         might_sleep();
4719         if (bh) {
4720                 if (block)
4721                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4722                 else
4723                         block = bh->b_blocknr;
4724         }
4725
4726         sbi = EXT4_SB(sb);
4727         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4728             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4729                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4730                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4731                 goto error_return;
4732         }
4733
4734         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4735         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4736
4737         if (bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4738                 BUG_ON(count > 1);
4739
4740                 ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4741                             inode, bh, block);
4742         }
4743
4744         /*
4745          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4746          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4747          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4748          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4749          * requested to avoid doing so.
4750          */
4751         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4752         if (overflow) {
4753                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4754                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4755                         block += overflow;
4756                         if (count > overflow)
4757                                 count -= overflow;
4758                         else
4759                                 return;
4760                 } else {
4761                         block -= overflow;
4762                         count += overflow;
4763                 }
4764         }
4765         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4766         if (overflow) {
4767                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4768                         if (count > overflow)
4769                                 count -= overflow;
4770                         else
4771                                 return;
4772                 } else
4773                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4774         }
4775
4776         if (!bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4777                 int i;
4778                 int is_metadata = flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4779
4780                 for (i = 0; i < count; i++) {
4781                         cond_resched();
4782                         if (is_metadata)
4783                                 bh = sb_find_get_block(inode->i_sb, block + i);
4784                         ext4_forget(handle, is_metadata, inode, bh, block + i);
4785                 }
4786         }
4787
4788 do_more:
4789         overflow = 0;
4790         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4791
4792         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4793                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4794                 return;
4795
4796         /*
4797          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4798          * boundary.
4799          */
4800         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4801                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4802                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4803                 count -= overflow;
4804         }
4805         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4806         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4807         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4808                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4809                 bitmap_bh = NULL;
4810                 goto error_return;
4811         }
4812         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4813         if (!gdp) {
4814                 err = -EIO;
4815                 goto error_return;
4816         }
4817
4818         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4819             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4820             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4821                      sbi->s_itb_per_group) ||
4822             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4823                      sbi->s_itb_per_group)) {
4824
4825                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4826                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4827                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4828                 goto error_return;
4829         }
4830
4831         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4832         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4833         if (err)
4834                 goto error_return;
4835
4836         /*
4837          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4838          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4839          * using it
4840          */
4841         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4842         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4843         if (err)
4844                 goto error_return;
4845 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4846         {
4847                 int i;
4848                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4849                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4850         }
4851 #endif
4852         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4853
4854         /* __GFP_NOFAIL: retry infinitely, ignore TIF_MEMDIE and memcg limit. */
4855         err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, block_group, &e4b,
4856                                      GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4857         if (err)
4858                 goto error_return;
4859
4860         /*
4861          * We need to make sure we don't reuse the freed block until after the
4862          * transaction is committed. We make an exception if the inode is to be
4863          * written in writeback mode since writeback mode has weak data
4864          * consistency guarantees.
4865          */
4866         if (ext4_handle_valid(handle) &&
4867             ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) ||
4868              !ext4_should_writeback_data(inode))) {
4869                 struct ext4_free_data *new_entry;
4870                 /*
4871                  * We use __GFP_NOFAIL because ext4_free_blocks() is not allowed
4872                  * to fail.
4873                  */
4874                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep,
4875                                 GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4876                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4877                 new_entry->efd_group = block_group;
4878                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4879                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4880
4881                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4882                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4883                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4884         } else {
4885                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4886                  * with group lock held. generate_buddy look at
4887                  * them with group lock_held
4888                  */
4889                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4890                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count,
4891                                                  NULL);
4892                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4893                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4894                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4895                                          " with %d", block_group, bit, count,
4896                                          err);
4897                 } else
4898                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4899
4900                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4901                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4902                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4903         }
4904
4905         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4906         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4907         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4908         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4909         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4910
4911         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4912                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4913                 atomic64_add(count_clusters,
4914                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4915         }
4916
4917         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4918                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4919         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4920
4921         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4922
4923         /* We dirtied the bitmap block */
4924         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4925         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4926
4927         /* And the group descriptor block */
4928         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4929         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4930         if (!err)
4931                 err = ret;
4932
4933         if (overflow && !err) {
4934                 block += count;
4935                 count = overflow;
4936                 put_bh(bitmap_bh);
4937                 goto do_more;
4938         }
4939 error_return:
4940         brelse(bitmap_bh);
4941         ext4_std_error(sb, err);
4942         return;
4943 }
4944
4945 /**
4946  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4947  * @handle:                     handle to this transaction
4948  * @sb:                         super block
4949  * @block:                      start physical block to add to the block group
4950  * @count:                      number of blocks to free
4951  *
4952  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4953  */
4954 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4955                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4956 {
4957         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4958         struct buffer_head *gd_bh;
4959         ext4_group_t block_group;
4960         ext4_grpblk_t bit;
4961         unsigned int i;
4962         struct ext4_group_desc *desc;
4963         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4964         struct ext4_buddy e4b;
4965         int err = 0, ret, free_clusters_count;
4966         ext4_grpblk_t clusters_freed;
4967         ext4_fsblk_t first_cluster = EXT4_B2C(sbi, block);
4968         ext4_fsblk_t last_cluster = EXT4_B2C(sbi, block + count - 1);
4969         unsigned long cluster_count = last_cluster - first_cluster + 1;
4970
4971         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4972
4973         if (count == 0)
4974                 return 0;
4975
4976         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4977         /*
4978          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4979          * boundary.
4980          */
4981         if (bit + cluster_count > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
4982                 ext4_warning(sb, "too many blocks added to group %u",
4983                              block_group);
4984                 err = -EINVAL;
4985                 goto error_return;
4986         }
4987
4988         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4989         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4990                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4991                 bitmap_bh = NULL;
4992                 goto error_return;
4993         }
4994
4995         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4996         if (!desc) {
4997                 err = -EIO;
4998                 goto error_return;
4999         }
5000
5001         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
5002             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
5003             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
5004             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
5005                      sbi->s_itb_per_group)) {
5006                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
5007                            "Block = %llu, count = %lu",
5008                            block, count);
5009                 err = -EINVAL;
5010                 goto error_return;
5011         }
5012
5013         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
5014         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
5015         if (err)
5016                 goto error_return;
5017
5018         /*
5019          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
5020          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
5021          * using it
5022          */
5023         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
5024         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
5025         if (err)
5026                 goto error_return;
5027
5028         for (i = 0, clusters_freed = 0; i < cluster_count; i++) {
5029                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
5030                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
5031                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
5032                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
5033                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
5034                 } else {
5035                         clusters_freed++;
5036                 }
5037         }
5038
5039         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
5040         if (err)
5041                 goto error_return;
5042
5043         /*
5044          * need to update group_info->bb_free and bitmap
5045          * with group lock held. generate_buddy look at
5046          * them with group lock_held
5047          */
5048         ext4_lock_group(sb, block_group);
5049         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, cluster_count);
5050         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, cluster_count);
5051         free_clusters_count = clusters_freed +
5052                 ext4_free_group_clusters(sb, desc);
5053         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, free_clusters_count);
5054         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
5055         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
5056         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5057         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
5058                            clusters_freed);
5059
5060         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5061                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
5062                 atomic64_add(clusters_freed,
5063                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
5064         }
5065
5066         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5067
5068         /* We dirtied the bitmap block */
5069         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5070         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5071
5072         /* And the group descriptor block */
5073         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5074         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5075         if (!err)
5076                 err = ret;
5077
5078 error_return:
5079         brelse(bitmap_bh);
5080         ext4_std_error(sb, err);
5081         return err;
5082 }
5083
5084 /**
5085  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5086  * @sb:         super block for the file system
5087  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5088  * @count:      number of blocks to TRIM
5089  * @group:      alloc. group we are working with
5090  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5091  *
5092  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5093  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5094  * be called with under the group lock.
5095  */
5096 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5097                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5098 __releases(bitlock)
5099 __acquires(bitlock)
5100 {
5101         struct ext4_free_extent ex;
5102         int ret = 0;
5103
5104         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5105
5106         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5107
5108         ex.fe_start = start;
5109         ex.fe_group = group;
5110         ex.fe_len = count;
5111
5112         /*
5113          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5114          * being trimmed.
5115          */
5116         mb_mark_used(e4b, &ex);
5117         ext4_unlock_group(sb, group);
5118         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count, NULL);
5119         ext4_lock_group(sb, group);
5120         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5121         return ret;
5122 }
5123
5124 /**
5125  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5126  * @sb:                 super block for file system
5127  * @group:              group to be trimmed
5128  * @start:              first group block to examine
5129  * @max:                last group block to examine
5130  * @minblocks:          minimum extent block count
5131  *
5132  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5133  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5134  * the extent.
5135  *
5136  *
5137  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5138  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5139  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5140  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5141  */
5142 static ext4_grpblk_t
5143 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5144                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5145                    ext4_grpblk_t minblocks)
5146 {
5147         void *bitmap;
5148         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5149         struct ext4_buddy e4b;
5150         int ret = 0;
5151
5152         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5153
5154         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5155         if (ret) {
5156                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
5157                              ret, group);
5158                 return ret;
5159         }
5160         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5161
5162         ext4_lock_group(sb, group);
5163         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5164             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5165                 goto out;
5166
5167         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5168                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5169
5170         while (start <= max) {
5171                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5172                 if (start > max)
5173                         break;
5174                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5175
5176                 if ((next - start) >= minblocks) {
5177                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5178                                                next - start, group, &e4b);
5179                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5180                                 break;
5181                         ret = 0;
5182                         count += next - start;
5183                 }
5184                 free_count += next - start;
5185                 start = next + 1;
5186
5187                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5188                         count = -ERESTARTSYS;
5189                         break;
5190                 }
5191
5192                 if (need_resched()) {
5193                         ext4_unlock_group(sb, group);
5194                         cond_resched();
5195                         ext4_lock_group(sb, group);
5196                 }
5197
5198                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5199                         break;
5200         }
5201
5202         if (!ret) {
5203                 ret = count;
5204                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5205         }
5206 out:
5207         ext4_unlock_group(sb, group);
5208         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5209
5210         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5211                 count, group);
5212
5213         return ret;
5214 }
5215
5216 /**
5217  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5218  * @sb:                 superblock for filesystem
5219  * @range:              fstrim_range structure
5220  *
5221  * start:       First Byte to trim
5222  * len:         number of Bytes to trim from start
5223  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5224  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5225  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5226  * is invoked to trim all free space.
5227  */
5228 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5229 {
5230         struct ext4_group_info *grp;
5231         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5232         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5233         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5234         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5235                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5236         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5237         int ret = 0;
5238
5239         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5240         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5241         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5242                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5243
5244         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5245             start >= max_blks ||
5246             range->len < sb->s_blocksize)
5247                 return -EINVAL;
5248         if (end >= max_blks)
5249                 end = max_blks - 1;
5250         if (end <= first_data_blk)
5251                 goto out;
5252         if (start < first_data_blk)
5253                 start = first_data_blk;
5254
5255         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5256         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5257                                      &first_group, &first_cluster);
5258         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5259                                      &last_group, &last_cluster);
5260
5261         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5262         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5263
5264         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5265                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5266                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5267                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5268                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS);
5269                         if (ret)
5270                                 break;
5271                 }
5272
5273                 /*
5274                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5275                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5276                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5277                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5278                  */
5279                 if (group == last_group)
5280                         end = last_cluster;
5281
5282                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5283                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5284                                                 end, minlen);
5285                         if (cnt < 0) {
5286                                 ret = cnt;
5287                                 break;
5288                         }
5289                         trimmed += cnt;
5290                 }
5291
5292                 /*
5293                  * For every group except the first one, we are sure
5294                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5295                  */
5296                 first_cluster = 0;
5297         }
5298
5299         if (!ret)
5300                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5301
5302 out:
5303         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5304         return ret;
5305 }
5306
5307 /* Iterate all the free extents in the group. */
5308 int
5309 ext4_mballoc_query_range(
5310         struct super_block              *sb,
5311         ext4_group_t                    group,
5312         ext4_grpblk_t                   start,
5313         ext4_grpblk_t                   end,
5314         ext4_mballoc_query_range_fn     formatter,
5315         void                            *priv)
5316 {
5317         void                            *bitmap;
5318         ext4_grpblk_t                   next;
5319         struct ext4_buddy               e4b;
5320         int                             error;
5321
5322         error = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5323         if (error)
5324                 return error;
5325         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5326
5327         ext4_lock_group(sb, group);
5328
5329         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5330                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5331         if (end >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
5332                 end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5333
5334         while (start <= end) {
5335                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, end + 1, start);
5336                 if (start > end)
5337                         break;
5338                 next = mb_find_next_bit(bitmap, end + 1, start);
5339
5340                 ext4_unlock_group(sb, group);
5341                 error = formatter(sb, group, start, next - start, priv);
5342                 if (error)
5343                         goto out_unload;
5344                 ext4_lock_group(sb, group);
5345
5346                 start = next + 1;
5347         }
5348
5349         ext4_unlock_group(sb, group);
5350 out_unload:
5351         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5352
5353         return error;
5354 }