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