fs/ubifs/gc.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * This file is part of UBIFS.
   4  *
   5  * Copyright (C) 2006-2008 Nokia Corporation.
   6  *
   7  * Authors: Adrian Hunter
   8  *          Artem Bityutskiy (Битюцкий Артём)
   9  */
  10
  11 /*
  12  * This file implements garbage collection. The procedure for garbage collection
  13  * is different depending on whether a LEB as an index LEB (contains index
  14  * nodes) or not. For non-index LEBs, garbage collection finds a LEB which
  15  * contains a lot of dirty space (obsolete nodes), and copies the non-obsolete
  16  * nodes to the journal, at which point the garbage-collected LEB is free to be
  17  * reused. For index LEBs, garbage collection marks the non-obsolete index nodes
  18  * dirty in the TNC, and after the next commit, the garbage-collected LEB is
  19  * to be reused. Garbage collection will cause the number of dirty index nodes
  20  * to grow, however sufficient space is reserved for the index to ensure the
  21  * commit will never run out of space.
  22  *
  23  * Notes about dead watermark. At current UBIFS implementation we assume that
  24  * LEBs which have less than @c->dead_wm bytes of free + dirty space are full
  25  * and not worth garbage-collecting. The dead watermark is one min. I/O unit
  26  * size, or min. UBIFS node size, depending on what is greater. Indeed, UBIFS
  27  * Garbage Collector has to synchronize the GC head's write buffer before
  28  * returning, so this is about wasting one min. I/O unit. However, UBIFS GC can
  29  * actually reclaim even very small pieces of dirty space by garbage collecting
  30  * enough dirty LEBs, but we do not bother doing this at this implementation.
  31  *
  32  * Notes about dark watermark. The results of GC work depends on how big are
  33  * the UBIFS nodes GC deals with. Large nodes make GC waste more space. Indeed,
  34  * if GC move data from LEB A to LEB B and nodes in LEB A are large, GC would
  35  * have to waste large pieces of free space at the end of LEB B, because nodes
  36  * from LEB A would not fit. And the worst situation is when all nodes are of
  37  * maximum size. So dark watermark is the amount of free + dirty space in LEB
  38  * which are guaranteed to be reclaimable. If LEB has less space, the GC might
  39  * be unable to reclaim it. So, LEBs with free + dirty greater than dark
  40  * watermark are "good" LEBs from GC's point of view. The other LEBs are not so
  41  * good, and GC takes extra care when moving them.
  42  */
  43
  44 #include <linux/slab.h>
  45 #include <linux/pagemap.h>
  46 #include <linux/list_sort.h>
  47 #include "ubifs.h"
  48
  49 /*
  50  * GC may need to move more than one LEB to make progress. The below constants
  51  * define "soft" and "hard" limits on the number of LEBs the garbage collector
  52  * may move.
  53  */
  54 #define SOFT_LEBS_LIMIT 4
  55 #define HARD_LEBS_LIMIT 32
  56
  57 /**
  58  * switch_gc_head - switch the garbage collection journal head.
  59  * @c: UBIFS file-system description object
  60  *
  61  * This function switch the GC head to the next LEB which is reserved in
  62  * @c->gc_lnum. Returns %0 in case of success, %-EAGAIN if commit is required,
  63  * and other negative error code in case of failures.
  64  */
  65 static int switch_gc_head(struct ubifs_info *c)
  66 {
  67         int err, gc_lnum = c->gc_lnum;
  68         struct ubifs_wbuf *wbuf = &c->jheads[GCHD].wbuf;
  69
  70         ubifs_assert(c, gc_lnum != -1);
  71         dbg_gc("switch GC head from LEB %d:%d to LEB %d (waste %d bytes)",
  72                wbuf->lnum, wbuf->offs + wbuf->used, gc_lnum,
  73                c->leb_size - wbuf->offs - wbuf->used);
  74
  75         err = ubifs_wbuf_sync_nolock(wbuf);
  76         if (err)
  77                 return err;
  78
  79         /*
  80          * The GC write-buffer was synchronized, we may safely unmap
  81          * 'c->gc_lnum'.
  82          */
  83         err = ubifs_leb_unmap(c, gc_lnum);
  84         if (err)
  85                 return err;
  86
  87         err = ubifs_add_bud_to_log(c, GCHD, gc_lnum, 0);
  88         if (err)
  89                 return err;
  90
  91         c->gc_lnum = -1;
  92         err = ubifs_wbuf_seek_nolock(wbuf, gc_lnum, 0);
  93         return err;
  94 }
  95
  96 /**
  97  * data_nodes_cmp - compare 2 data nodes.
  98  * @priv: UBIFS file-system description object
  99  * @a: first data node
 100  * @b: second data node
 101  *
 102  * This function compares data nodes @a and @b. Returns %1 if @a has greater
 103  * inode or block number, and %-1 otherwise.
 104  */
 105 static int data_nodes_cmp(void *priv, const struct list_head *a,
 106                           const struct list_head *b)
 107 {
 108         ino_t inuma, inumb;
 109         struct ubifs_info *c = priv;
 110         struct ubifs_scan_node *sa, *sb;
 111
 112         cond_resched();
 113         if (a == b)
 114                 return 0;
 115
 116         sa = list_entry(a, struct ubifs_scan_node, list);
 117         sb = list_entry(b, struct ubifs_scan_node, list);
 118
 119         ubifs_assert(c, key_type(c, &sa->key) == UBIFS_DATA_KEY);
 120         ubifs_assert(c, key_type(c, &sb->key) == UBIFS_DATA_KEY);
 121         ubifs_assert(c, sa->type == UBIFS_DATA_NODE);
 122         ubifs_assert(c, sb->type == UBIFS_DATA_NODE);
 123
 124         inuma = key_inum(c, &sa->key);
 125         inumb = key_inum(c, &sb->key);
 126
 127         if (inuma == inumb) {
 128                 unsigned int blka = key_block(c, &sa->key);
 129                 unsigned int blkb = key_block(c, &sb->key);
 130
 131                 if (blka <= blkb)
 132                         return -1;
 133         } else if (inuma <= inumb)
 134                 return -1;
 135
 136         return 1;
 137 }
 138
 139 /*
 140  * nondata_nodes_cmp - compare 2 non-data nodes.
 141  * @priv: UBIFS file-system description object
 142  * @a: first node
 143  * @a: second node
 144  *
 145  * This function compares nodes @a and @b. It makes sure that inode nodes go
 146  * first and sorted by length in descending order. Directory entry nodes go
 147  * after inode nodes and are sorted in ascending hash valuer order.
 148  */
 149 static int nondata_nodes_cmp(void *priv, const struct list_head *a,
 150                              const struct list_head *b)
 151 {
 152         ino_t inuma, inumb;
 153         struct ubifs_info *c = priv;
 154         struct ubifs_scan_node *sa, *sb;
 155
 156         cond_resched();
 157         if (a == b)
 158                 return 0;
 159
 160         sa = list_entry(a, struct ubifs_scan_node, list);
 161         sb = list_entry(b, struct ubifs_scan_node, list);
 162
 163         ubifs_assert(c, key_type(c, &sa->key) != UBIFS_DATA_KEY &&
 164                      key_type(c, &sb->key) != UBIFS_DATA_KEY);
 165         ubifs_assert(c, sa->type != UBIFS_DATA_NODE &&
 166                      sb->type != UBIFS_DATA_NODE);
 167
 168         /* Inodes go before directory entries */
 169         if (sa->type == UBIFS_INO_NODE) {
 170                 if (sb->type == UBIFS_INO_NODE)
 171                         return sb->len - sa->len;
 172                 return -1;
 173         }
 174         if (sb->type == UBIFS_INO_NODE)
 175                 return 1;
 176
 177         ubifs_assert(c, key_type(c, &sa->key) == UBIFS_DENT_KEY ||
 178                      key_type(c, &sa->key) == UBIFS_XENT_KEY);
 179         ubifs_assert(c, key_type(c, &sb->key) == UBIFS_DENT_KEY ||
 180                      key_type(c, &sb->key) == UBIFS_XENT_KEY);
 181         ubifs_assert(c, sa->type == UBIFS_DENT_NODE ||
 182                      sa->type == UBIFS_XENT_NODE);
 183         ubifs_assert(c, sb->type == UBIFS_DENT_NODE ||
 184                      sb->type == UBIFS_XENT_NODE);
 185
 186         inuma = key_inum(c, &sa->key);
 187         inumb = key_inum(c, &sb->key);
 188
 189         if (inuma == inumb) {
 190                 uint32_t hasha = key_hash(c, &sa->key);
 191                 uint32_t hashb = key_hash(c, &sb->key);
 192
 193                 if (hasha <= hashb)
 194                         return -1;
 195         } else if (inuma <= inumb)
 196                 return -1;
 197
 198         return 1;
 199 }
 200
 201 /**
 202  * sort_nodes - sort nodes for GC.
 203  * @c: UBIFS file-system description object
 204  * @sleb: describes nodes to sort and contains the result on exit
 205  * @nondata: contains non-data nodes on exit
 206  * @min: minimum node size is returned here
 207  *
 208  * This function sorts the list of inodes to garbage collect. First of all, it
 209  * kills obsolete nodes and separates data and non-data nodes to the
 210  * @sleb->nodes and @nondata lists correspondingly.
 211  *
 212  * Data nodes are then sorted in block number order - this is important for
 213  * bulk-read; data nodes with lower inode number go before data nodes with
 214  * higher inode number, and data nodes with lower block number go before data
 215  * nodes with higher block number;
 216  *
 217  * Non-data nodes are sorted as follows.
 218  *   o First go inode nodes - they are sorted in descending length order.
 219  *   o Then go directory entry nodes - they are sorted in hash order, which
 220  *     should supposedly optimize 'readdir()'. Direntry nodes with lower parent
 221  *     inode number go before direntry nodes with higher parent inode number,
 222  *     and direntry nodes with lower name hash values go before direntry nodes
 223  *     with higher name hash values.
 224  *
 225  * This function returns zero in case of success and a negative error code in
 226  * case of failure.
 227  */
 228 static int sort_nodes(struct ubifs_info *c, struct ubifs_scan_leb *sleb,
 229                       struct list_head *nondata, int *min)
 230 {
 231         int err;
 232         struct ubifs_scan_node *snod, *tmp;
 233
 234         *min = INT_MAX;
 235
 236         /* Separate data nodes and non-data nodes */
 237         list_for_each_entry_safe(snod, tmp, &sleb->nodes, list) {
 238                 ubifs_assert(c, snod->type == UBIFS_INO_NODE  ||
 239                              snod->type == UBIFS_DATA_NODE ||
 240                              snod->type == UBIFS_DENT_NODE ||
 241                              snod->type == UBIFS_XENT_NODE ||
 242                              snod->type == UBIFS_TRUN_NODE ||
 243                              snod->type == UBIFS_AUTH_NODE);
 244
 245                 if (snod->type != UBIFS_INO_NODE  &&
 246                     snod->type != UBIFS_DATA_NODE &&
 247                     snod->type != UBIFS_DENT_NODE &&
 248                     snod->type != UBIFS_XENT_NODE) {
 249                         /* Probably truncation node, zap it */
 250                         list_del(&snod->list);
 251                         kfree(snod);
 252                         continue;
 253                 }
 254
 255                 ubifs_assert(c, key_type(c, &snod->key) == UBIFS_DATA_KEY ||
 256                              key_type(c, &snod->key) == UBIFS_INO_KEY  ||
 257                              key_type(c, &snod->key) == UBIFS_DENT_KEY ||
 258                              key_type(c, &snod->key) == UBIFS_XENT_KEY);
 259
 260                 err = ubifs_tnc_has_node(c, &snod->key, 0, sleb->lnum,
 261                                          snod->offs, 0);
 262                 if (err < 0)
 263                         return err;
 264
 265                 if (!err) {
 266                         /* The node is obsolete, remove it from the list */
 267                         list_del(&snod->list);
 268                         kfree(snod);
 269                         continue;
 270                 }
 271
 272                 if (snod->len < *min)
 273                         *min = snod->len;
 274
 275                 if (key_type(c, &snod->key) != UBIFS_DATA_KEY)
 276                         list_move_tail(&snod->list, nondata);
 277         }
 278
 279         /* Sort data and non-data nodes */
 280         list_sort(c, &sleb->nodes, &data_nodes_cmp);
 281         list_sort(c, nondata, &nondata_nodes_cmp);
 282
 283         err = dbg_check_data_nodes_order(c, &sleb->nodes);
 284         if (err)
 285                 return err;
 286         err = dbg_check_nondata_nodes_order(c, nondata);
 287         if (err)
 288                 return err;
 289         return 0;
 290 }
 291
 292 /**
 293  * move_node - move a node.
 294  * @c: UBIFS file-system description object
 295  * @sleb: describes the LEB to move nodes from
 296  * @snod: the mode to move
 297  * @wbuf: write-buffer to move node to
 298  *
 299  * This function moves node @snod to @wbuf, changes TNC correspondingly, and
 300  * destroys @snod. Returns zero in case of success and a negative error code in
 301  * case of failure.
 302  */
 303 static int move_node(struct ubifs_info *c, struct ubifs_scan_leb *sleb,
 304                      struct ubifs_scan_node *snod, struct ubifs_wbuf *wbuf)
 305 {
 306         int err, new_lnum = wbuf->lnum, new_offs = wbuf->offs + wbuf->used;
 307
 308         cond_resched();
 309         err = ubifs_wbuf_write_nolock(wbuf, snod->node, snod->len);
 310         if (err)
 311                 return err;
 312
 313         err = ubifs_tnc_replace(c, &snod->key, sleb->lnum,
 314                                 snod->offs, new_lnum, new_offs,
 315                                 snod->len);
 316         list_del(&snod->list);
 317         kfree(snod);
 318         return err;
 319 }
 320
 321 /**
 322  * move_nodes - move nodes.
 323  * @c: UBIFS file-system description object
 324  * @sleb: describes the LEB to move nodes from
 325  *
 326  * This function moves valid nodes from data LEB described by @sleb to the GC
 327  * journal head. This function returns zero in case of success, %-EAGAIN if
 328  * commit is required, and other negative error codes in case of other
 329  * failures.
 330  */
 331 static int move_nodes(struct ubifs_info *c, struct ubifs_scan_leb *sleb)
 332 {
 333         int err, min;
 334         LIST_HEAD(nondata);
 335         struct ubifs_wbuf *wbuf = &c->jheads[GCHD].wbuf;
 336
 337         if (wbuf->lnum == -1) {
 338                 /*
 339                  * The GC journal head is not set, because it is the first GC
 340                  * invocation since mount.
 341                  */
 342                 err = switch_gc_head(c);
 343                 if (err)
 344                         return err;
 345         }
 346
 347         err = sort_nodes(c, sleb, &nondata, &min);
 348         if (err)
 349                 goto out;
 350
 351         /* Write nodes to their new location. Use the first-fit strategy */
 352         while (1) {
 353                 int avail, moved = 0;
 354                 struct ubifs_scan_node *snod, *tmp;
 355
 356                 /* Move data nodes */
 357                 list_for_each_entry_safe(snod, tmp, &sleb->nodes, list) {
 358                         avail = c->leb_size - wbuf->offs - wbuf->used -
 359                                         ubifs_auth_node_sz(c);
 360                         if  (snod->len > avail)
 361                                 /*
 362                                  * Do not skip data nodes in order to optimize
 363                                  * bulk-read.
 364                                  */
 365                                 break;
 366
 367                         err = ubifs_shash_update(c, c->jheads[GCHD].log_hash,
 368                                                  snod->node, snod->len);
 369                         if (err)
 370                                 goto out;
 371
 372                         err = move_node(c, sleb, snod, wbuf);
 373                         if (err)
 374                                 goto out;
 375                         moved = 1;
 376                 }
 377
 378                 /* Move non-data nodes */
 379                 list_for_each_entry_safe(snod, tmp, &nondata, list) {
 380                         avail = c->leb_size - wbuf->offs - wbuf->used -
 381                                         ubifs_auth_node_sz(c);
 382                         if (avail < min)
 383                                 break;
 384
 385                         if  (snod->len > avail) {
 386                                 /*
 387                                  * Keep going only if this is an inode with
 388                                  * some data. Otherwise stop and switch the GC
 389                                  * head. IOW, we assume that data-less inode
 390                                  * nodes and direntry nodes are roughly of the
 391                                  * same size.
 392                                  */
 393                                 if (key_type(c, &snod->key) == UBIFS_DENT_KEY ||
 394                                     snod->len == UBIFS_INO_NODE_SZ)
 395                                         break;
 396                                 continue;
 397                         }
 398
 399                         err = ubifs_shash_update(c, c->jheads[GCHD].log_hash,
 400                                                  snod->node, snod->len);
 401                         if (err)
 402                                 goto out;
 403
 404                         err = move_node(c, sleb, snod, wbuf);
 405                         if (err)
 406                                 goto out;
 407                         moved = 1;
 408                 }
 409
 410                 if (ubifs_authenticated(c) && moved) {
 411                         struct ubifs_auth_node *auth;
 412
 413                         auth = kmalloc(ubifs_auth_node_sz(c), GFP_NOFS);
 414                         if (!auth) {
 415                                 err = -ENOMEM;
 416                                 goto out;
 417                         }
 418
 419                         err = ubifs_prepare_auth_node(c, auth,
 420                                                 c->jheads[GCHD].log_hash);
 421                         if (err) {
 422                                 kfree(auth);
 423                                 goto out;
 424                         }
 425
 426                         err = ubifs_wbuf_write_nolock(wbuf, auth,
 427                                                       ubifs_auth_node_sz(c));
 428                         if (err) {
 429                                 kfree(auth);
 430                                 goto out;
 431                         }
 432
 433                         ubifs_add_dirt(c, wbuf->lnum, ubifs_auth_node_sz(c));
 434                 }
 435
 436                 if (list_empty(&sleb->nodes) && list_empty(&nondata))
 437                         break;
 438
 439                 /*
 440                  * Waste the rest of the space in the LEB and switch to the
 441                  * next LEB.
 442                  */
 443                 err = switch_gc_head(c);
 444                 if (err)
 445                         goto out;
 446         }
 447
 448         return 0;
 449
 450 out:
 451         list_splice_tail(&nondata, &sleb->nodes);
 452         return err;
 453 }
 454
 455 /**
 456  * gc_sync_wbufs - sync write-buffers for GC.
 457  * @c: UBIFS file-system description object
 458  *
 459  * We must guarantee that obsoleting nodes are on flash. Unfortunately they may
 460  * be in a write-buffer instead. That is, a node could be written to a
 461  * write-buffer, obsoleting another node in a LEB that is GC'd. If that LEB is
 462  * erased before the write-buffer is sync'd and then there is an unclean
 463  * unmount, then an existing node is lost. To avoid this, we sync all
 464  * write-buffers.
 465  *
 466  * This function returns %0 on success or a negative error code on failure.
 467  */
 468 static int gc_sync_wbufs(struct ubifs_info *c)
 469 {
 470         int err, i;
 471
 472         for (i = 0; i < c->jhead_cnt; i++) {
 473                 if (i == GCHD)
 474                         continue;
 475                 err = ubifs_wbuf_sync(&c->jheads[i].wbuf);
 476                 if (err)
 477                         return err;
 478         }
 479         return 0;
 480 }
 481
 482 /**
 483  * ubifs_garbage_collect_leb - garbage-collect a logical eraseblock.
 484  * @c: UBIFS file-system description object
 485  * @lp: describes the LEB to garbage collect
 486  *
 487  * This function garbage-collects an LEB and returns one of the @LEB_FREED,
 488  * @LEB_RETAINED, etc positive codes in case of success, %-EAGAIN if commit is
 489  * required, and other negative error codes in case of failures.
 490  */
 491 int ubifs_garbage_collect_leb(struct ubifs_info *c, struct ubifs_lprops *lp)
 492 {
 493         struct ubifs_scan_leb *sleb;
 494         struct ubifs_scan_node *snod;
 495         struct ubifs_wbuf *wbuf = &c->jheads[GCHD].wbuf;
 496         int err = 0, lnum = lp->lnum;
 497
 498         ubifs_assert(c, c->gc_lnum != -1 || wbuf->offs + wbuf->used == 0 ||
 499                      c->need_recovery);
 500         ubifs_assert(c, c->gc_lnum != lnum);
 501         ubifs_assert(c, wbuf->lnum != lnum);
 502
 503         if (lp->free + lp->dirty == c->leb_size) {
 504                 /* Special case - a free LEB  */
 505                 dbg_gc("LEB %d is free, return it", lp->lnum);
 506                 ubifs_assert(c, !(lp->flags & LPROPS_INDEX));
 507
 508                 if (lp->free != c->leb_size) {
 509                         /*
 510                          * Write buffers must be sync'd before unmapping
 511                          * freeable LEBs, because one of them may contain data
 512                          * which obsoletes something in 'lp->lnum'.
 513                          */
 514                         err = gc_sync_wbufs(c);
 515                         if (err)
 516                                 return err;
 517                         err = ubifs_change_one_lp(c, lp->lnum, c->leb_size,
 518                                                   0, 0, 0, 0);
 519                         if (err)
 520                                 return err;
 521                 }
 522                 err = ubifs_leb_unmap(c, lp->lnum);
 523                 if (err)
 524                         return err;
 525
 526                 if (c->gc_lnum == -1) {
 527                         c->gc_lnum = lnum;
 528                         return LEB_RETAINED;
 529                 }
 530
 531                 return LEB_FREED;
 532         }
 533
 534         /*
 535          * We scan the entire LEB even though we only really need to scan up to
 536          * (c->leb_size - lp->free).
 537          */
 538         sleb = ubifs_scan(c, lnum, 0, c->sbuf, 0);
 539         if (IS_ERR(sleb))
 540                 return PTR_ERR(sleb);
 541
 542         ubifs_assert(c, !list_empty(&sleb->nodes));
 543         snod = list_entry(sleb->nodes.next, struct ubifs_scan_node, list);
 544
 545         if (snod->type == UBIFS_IDX_NODE) {
 546                 struct ubifs_gced_idx_leb *idx_gc;
 547
 548                 dbg_gc("indexing LEB %d (free %d, dirty %d)",
 549                        lnum, lp->free, lp->dirty);
 550                 list_for_each_entry(snod, &sleb->nodes, list) {
 551                         struct ubifs_idx_node *idx = snod->node;
 552                         int level = le16_to_cpu(idx->level);
 553
 554                         ubifs_assert(c, snod->type == UBIFS_IDX_NODE);
 555                         key_read(c, ubifs_idx_key(c, idx), &snod->key);
 556                         err = ubifs_dirty_idx_node(c, &snod->key, level, lnum,
 557                                                    snod->offs);
 558                         if (err)
 559                                 goto out;
 560                 }
 561
 562                 idx_gc = kmalloc(sizeof(struct ubifs_gced_idx_leb), GFP_NOFS);
 563                 if (!idx_gc) {
 564                         err = -ENOMEM;
 565                         goto out;
 566                 }
 567
 568                 idx_gc->lnum = lnum;
 569                 idx_gc->unmap = 0;
 570                 list_add(&idx_gc->list, &c->idx_gc);
 571
 572                 /*
 573                  * Don't release the LEB until after the next commit, because
 574                  * it may contain data which is needed for recovery. So
 575                  * although we freed this LEB, it will become usable only after
 576                  * the commit.
 577                  */
 578                 err = ubifs_change_one_lp(c, lnum, c->leb_size, 0, 0,
 579                                           LPROPS_INDEX, 1);
 580                 if (err)
 581                         goto out;
 582                 err = LEB_FREED_IDX;
 583         } else {
 584                 dbg_gc("data LEB %d (free %d, dirty %d)",
 585                        lnum, lp->free, lp->dirty);
 586
 587                 err = move_nodes(c, sleb);
 588                 if (err)
 589                         goto out_inc_seq;
 590
 591                 err = gc_sync_wbufs(c);
 592                 if (err)
 593                         goto out_inc_seq;
 594
 595                 err = ubifs_change_one_lp(c, lnum, c->leb_size, 0, 0, 0, 0);
 596                 if (err)
 597                         goto out_inc_seq;
 598
 599                 /* Allow for races with TNC */
 600                 c->gced_lnum = lnum;
 601                 smp_wmb();
 602                 c->gc_seq += 1;
 603                 smp_wmb();
 604
 605                 if (c->gc_lnum == -1) {
 606                         c->gc_lnum = lnum;
 607                         err = LEB_RETAINED;
 608                 } else {
 609                         err = ubifs_wbuf_sync_nolock(wbuf);
 610                         if (err)
 611                                 goto out;
 612
 613                         err = ubifs_leb_unmap(c, lnum);
 614                         if (err)
 615                                 goto out;
 616
 617                         err = LEB_FREED;
 618                 }
 619         }
 620
 621 out:
 622         ubifs_scan_destroy(sleb);
 623         return err;
 624
 625 out_inc_seq:
 626         /* We may have moved at least some nodes so allow for races with TNC */
 627         c->gced_lnum = lnum;
 628         smp_wmb();
 629         c->gc_seq += 1;
 630         smp_wmb();
 631         goto out;
 632 }
 633
 634 /**
 635  * ubifs_garbage_collect - UBIFS garbage collector.
 636  * @c: UBIFS file-system description object
 637  * @anyway: do GC even if there are free LEBs
 638  *
 639  * This function does out-of-place garbage collection. The return codes are:
 640  *   o positive LEB number if the LEB has been freed and may be used;
 641  *   o %-EAGAIN if the caller has to run commit;
 642  *   o %-ENOSPC if GC failed to make any progress;
 643  *   o other negative error codes in case of other errors.
 644  *
 645  * Garbage collector writes data to the journal when GC'ing data LEBs, and just
 646  * marking indexing nodes dirty when GC'ing indexing LEBs. Thus, at some point
 647  * commit may be required. But commit cannot be run from inside GC, because the
 648  * caller might be holding the commit lock, so %-EAGAIN is returned instead;
 649  * And this error code means that the caller has to run commit, and re-run GC
 650  * if there is still no free space.
 651  *
 652  * There are many reasons why this function may return %-EAGAIN:
 653  * o the log is full and there is no space to write an LEB reference for
 654  *   @c->gc_lnum;
 655  * o the journal is too large and exceeds size limitations;
 656  * o GC moved indexing LEBs, but they can be used only after the commit;
 657  * o the shrinker fails to find clean znodes to free and requests the commit;
 658  * o etc.
 659  *
 660  * Note, if the file-system is close to be full, this function may return
 661  * %-EAGAIN infinitely, so the caller has to limit amount of re-invocations of
 662  * the function. E.g., this happens if the limits on the journal size are too
 663  * tough and GC writes too much to the journal before an LEB is freed. This
 664  * might also mean that the journal is too large, and the TNC becomes to big,
 665  * so that the shrinker is constantly called, finds not clean znodes to free,
 666  * and requests commit. Well, this may also happen if the journal is all right,
 667  * but another kernel process consumes too much memory. Anyway, infinite
 668  * %-EAGAIN may happen, but in some extreme/misconfiguration cases.
 669  */
 670 int ubifs_garbage_collect(struct ubifs_info *c, int anyway)
 671 {
 672         int i, err, ret, min_space = c->dead_wm;
 673         struct ubifs_lprops lp;
 674         struct ubifs_wbuf *wbuf = &c->jheads[GCHD].wbuf;
 675
 676         ubifs_assert_cmt_locked(c);
 677         ubifs_assert(c, !c->ro_media && !c->ro_mount);
 678
 679         if (ubifs_gc_should_commit(c))
 680                 return -EAGAIN;
 681
 682         mutex_lock_nested(&wbuf->io_mutex, wbuf->jhead);
 683
 684         if (c->ro_error) {
 685                 ret = -EROFS;
 686                 goto out_unlock;
 687         }
 688
 689         /* We expect the write-buffer to be empty on entry */
 690         ubifs_assert(c, !wbuf->used);
 691
 692         for (i = 0; ; i++) {
 693                 int space_before, space_after;
 694
 695                 cond_resched();
 696
 697                 /* Give the commit an opportunity to run */
 698                 if (ubifs_gc_should_commit(c)) {
 699                         ret = -EAGAIN;
 700                         break;
 701                 }
 702
 703                 if (i > SOFT_LEBS_LIMIT && !list_empty(&c->idx_gc)) {
 704                         /*
 705                          * We've done enough iterations. Indexing LEBs were
 706                          * moved and will be available after the commit.
 707                          */
 708                         dbg_gc("soft limit, some index LEBs GC'ed, -EAGAIN");
 709                         ubifs_commit_required(c);
 710                         ret = -EAGAIN;
 711                         break;
 712                 }
 713
 714                 if (i > HARD_LEBS_LIMIT) {
 715                         /*
 716                          * We've moved too many LEBs and have not made
 717                          * progress, give up.
 718                          */
 719                         dbg_gc("hard limit, -ENOSPC");
 720                         ret = -ENOSPC;
 721                         break;
 722                 }
 723
 724                 /*
 725                  * Empty and freeable LEBs can turn up while we waited for
 726                  * the wbuf lock, or while we have been running GC. In that
 727                  * case, we should just return one of those instead of
 728                  * continuing to GC dirty LEBs. Hence we request
 729                  * 'ubifs_find_dirty_leb()' to return an empty LEB if it can.
 730                  */
 731                 ret = ubifs_find_dirty_leb(c, &lp, min_space, anyway ? 0 : 1);
 732                 if (ret) {
 733                         if (ret == -ENOSPC)
 734                                 dbg_gc("no more dirty LEBs");
 735                         break;
 736                 }
 737
 738                 dbg_gc("found LEB %d: free %d, dirty %d, sum %d (min. space %d)",
 739                        lp.lnum, lp.free, lp.dirty, lp.free + lp.dirty,
 740                        min_space);
 741
 742                 space_before = c->leb_size - wbuf->offs - wbuf->used;
 743                 if (wbuf->lnum == -1)
 744                         space_before = 0;
 745
 746                 ret = ubifs_garbage_collect_leb(c, &lp);
 747                 if (ret < 0) {
 748                         if (ret == -EAGAIN) {
 749                                 /*
 750                                  * This is not error, so we have to return the
 751                                  * LEB to lprops. But if 'ubifs_return_leb()'
 752                                  * fails, its failure code is propagated to the
 753                                  * caller instead of the original '-EAGAIN'.
 754                                  */
 755                                 err = ubifs_return_leb(c, lp.lnum);
 756                                 if (err)
 757                                         ret = err;
 758                                 break;
 759                         }
 760                         goto out;
 761                 }
 762
 763                 if (ret == LEB_FREED) {
 764                         /* An LEB has been freed and is ready for use */
 765                         dbg_gc("LEB %d freed, return", lp.lnum);
 766                         ret = lp.lnum;
 767                         break;
 768                 }
 769
 770                 if (ret == LEB_FREED_IDX) {
 771                         /*
 772                          * This was an indexing LEB and it cannot be
 773                          * immediately used. And instead of requesting the
 774                          * commit straight away, we try to garbage collect some
 775                          * more.
 776                          */
 777                         dbg_gc("indexing LEB %d freed, continue", lp.lnum);
 778                         continue;
 779                 }
 780
 781                 ubifs_assert(c, ret == LEB_RETAINED);
 782                 space_after = c->leb_size - wbuf->offs - wbuf->used;
 783                 dbg_gc("LEB %d retained, freed %d bytes", lp.lnum,
 784                        space_after - space_before);
 785
 786                 if (space_after > space_before) {
 787                         /* GC makes progress, keep working */
 788                         min_space >>= 1;
 789                         if (min_space < c->dead_wm)
 790                                 min_space = c->dead_wm;
 791                         continue;
 792                 }
 793
 794                 dbg_gc("did not make progress");
 795
 796                 /*
 797                  * GC moved an LEB bud have not done any progress. This means
 798                  * that the previous GC head LEB contained too few free space
 799                  * and the LEB which was GC'ed contained only large nodes which
 800                  * did not fit that space.
 801                  *
 802                  * We can do 2 things:
 803                  * 1. pick another LEB in a hope it'll contain a small node
 804                  *    which will fit the space we have at the end of current GC
 805                  *    head LEB, but there is no guarantee, so we try this out
 806                  *    unless we have already been working for too long;
 807                  * 2. request an LEB with more dirty space, which will force
 808                  *    'ubifs_find_dirty_leb()' to start scanning the lprops
 809                  *    table, instead of just picking one from the heap
 810                  *    (previously it already picked the dirtiest LEB).
 811                  */
 812                 if (i < SOFT_LEBS_LIMIT) {
 813                         dbg_gc("try again");
 814                         continue;
 815                 }
 816
 817                 min_space <<= 1;
 818                 if (min_space > c->dark_wm)
 819                         min_space = c->dark_wm;
 820                 dbg_gc("set min. space to %d", min_space);
 821         }
 822
 823         if (ret == -ENOSPC && !list_empty(&c->idx_gc)) {
 824                 dbg_gc("no space, some index LEBs GC'ed, -EAGAIN");
 825                 ubifs_commit_required(c);
 826                 ret = -EAGAIN;
 827         }
 828
 829         err = ubifs_wbuf_sync_nolock(wbuf);
 830         if (!err)
 831                 err = ubifs_leb_unmap(c, c->gc_lnum);
 832         if (err) {
 833                 ret = err;
 834                 goto out;
 835         }
 836 out_unlock:
 837         mutex_unlock(&wbuf->io_mutex);
 838         return ret;
 839
 840 out:
 841         ubifs_assert(c, ret < 0);
 842         ubifs_assert(c, ret != -ENOSPC && ret != -EAGAIN);
 843         ubifs_wbuf_sync_nolock(wbuf);
 844         ubifs_ro_mode(c, ret);
 845         mutex_unlock(&wbuf->io_mutex);
 846         ubifs_return_leb(c, lp.lnum);
 847         return ret;
 848 }
 849
 850 /**
 851  * ubifs_gc_start_commit - garbage collection at start of commit.
 852  * @c: UBIFS file-system description object
 853  *
 854  * If a LEB has only dirty and free space, then we may safely unmap it and make
 855  * it free.  Note, we cannot do this with indexing LEBs because dirty space may
 856  * correspond index nodes that are required for recovery.  In that case, the
 857  * LEB cannot be unmapped until after the next commit.
 858  *
 859  * This function returns %0 upon success and a negative error code upon failure.
 860  */
 861 int ubifs_gc_start_commit(struct ubifs_info *c)
 862 {
 863         struct ubifs_gced_idx_leb *idx_gc;
 864         const struct ubifs_lprops *lp;
 865         int err = 0, flags;
 866
 867         ubifs_get_lprops(c);
 868
 869         /*
 870          * Unmap (non-index) freeable LEBs. Note that recovery requires that all
 871          * wbufs are sync'd before this, which is done in 'do_commit()'.
 872          */
 873         while (1) {
 874                 lp = ubifs_fast_find_freeable(c);
 875                 if (!lp)
 876                         break;
 877                 ubifs_assert(c, !(lp->flags & LPROPS_TAKEN));
 878                 ubifs_assert(c, !(lp->flags & LPROPS_INDEX));
 879                 err = ubifs_leb_unmap(c, lp->lnum);
 880                 if (err)
 881                         goto out;
 882                 lp = ubifs_change_lp(c, lp, c->leb_size, 0, lp->flags, 0);
 883                 if (IS_ERR(lp)) {
 884                         err = PTR_ERR(lp);
 885                         goto out;
 886                 }
 887                 ubifs_assert(c, !(lp->flags & LPROPS_TAKEN));
 888                 ubifs_assert(c, !(lp->flags & LPROPS_INDEX));
 889         }
 890
 891         /* Mark GC'd index LEBs OK to unmap after this commit finishes */
 892         list_for_each_entry(idx_gc, &c->idx_gc, list)
 893                 idx_gc->unmap = 1;
 894
 895         /* Record index freeable LEBs for unmapping after commit */
 896         while (1) {
 897                 lp = ubifs_fast_find_frdi_idx(c);
 898                 if (IS_ERR(lp)) {
 899                         err = PTR_ERR(lp);
 900                         goto out;
 901                 }
 902                 if (!lp)
 903                         break;
 904                 idx_gc = kmalloc(sizeof(struct ubifs_gced_idx_leb), GFP_NOFS);
 905                 if (!idx_gc) {
 906                         err = -ENOMEM;
 907                         goto out;
 908                 }
 909                 ubifs_assert(c, !(lp->flags & LPROPS_TAKEN));
 910                 ubifs_assert(c, lp->flags & LPROPS_INDEX);
 911                 /* Don't release the LEB until after the next commit */
 912                 flags = (lp->flags | LPROPS_TAKEN) ^ LPROPS_INDEX;
 913                 lp = ubifs_change_lp(c, lp, c->leb_size, 0, flags, 1);
 914                 if (IS_ERR(lp)) {
 915                         err = PTR_ERR(lp);
 916                         kfree(idx_gc);
 917                         goto out;
 918                 }
 919                 ubifs_assert(c, lp->flags & LPROPS_TAKEN);
 920                 ubifs_assert(c, !(lp->flags & LPROPS_INDEX));
 921                 idx_gc->lnum = lp->lnum;
 922                 idx_gc->unmap = 1;
 923                 list_add(&idx_gc->list, &c->idx_gc);
 924         }
 925 out:
 926         ubifs_release_lprops(c);
 927         return err;
 928 }
 929
 930 /**
 931  * ubifs_gc_end_commit - garbage collection at end of commit.
 932  * @c: UBIFS file-system description object
 933  *
 934  * This function completes out-of-place garbage collection of index LEBs.
 935  */
 936 int ubifs_gc_end_commit(struct ubifs_info *c)
 937 {
 938         struct ubifs_gced_idx_leb *idx_gc, *tmp;
 939         struct ubifs_wbuf *wbuf;
 940         int err = 0;
 941
 942         wbuf = &c->jheads[GCHD].wbuf;
 943         mutex_lock_nested(&wbuf->io_mutex, wbuf->jhead);
 944         list_for_each_entry_safe(idx_gc, tmp, &c->idx_gc, list)
 945                 if (idx_gc->unmap) {
 946                         dbg_gc("LEB %d", idx_gc->lnum);
 947                         err = ubifs_leb_unmap(c, idx_gc->lnum);
 948                         if (err)
 949                                 goto out;
 950                         err = ubifs_change_one_lp(c, idx_gc->lnum, LPROPS_NC,
 951                                           LPROPS_NC, 0, LPROPS_TAKEN, -1);
 952                         if (err)
 953                                 goto out;
 954                         list_del(&idx_gc->list);
 955                         kfree(idx_gc);
 956                 }
 957 out:
 958         mutex_unlock(&wbuf->io_mutex);
 959         return err;
 960 }
 961
 962 /**
 963  * ubifs_destroy_idx_gc - destroy idx_gc list.
 964  * @c: UBIFS file-system description object
 965  *
 966  * This function destroys the @c->idx_gc list. It is called when unmounting
 967  * so locks are not needed. Returns zero in case of success and a negative
 968  * error code in case of failure.
 969  */
 970 void ubifs_destroy_idx_gc(struct ubifs_info *c)
 971 {
 972         while (!list_empty(&c->idx_gc)) {
 973                 struct ubifs_gced_idx_leb *idx_gc;
 974
 975                 idx_gc = list_entry(c->idx_gc.next, struct ubifs_gced_idx_leb,
 976                                     list);
 977                 c->idx_gc_cnt -= 1;
 978                 list_del(&idx_gc->list);
 979                 kfree(idx_gc);
 980         }
 981 }
 982
 983 /**
 984  * ubifs_get_idx_gc_leb - get a LEB from GC'd index LEB list.
 985  * @c: UBIFS file-system description object
 986  *
 987  * Called during start commit so locks are not needed.
 988  */
 989 int ubifs_get_idx_gc_leb(struct ubifs_info *c)
 990 {
 991         struct ubifs_gced_idx_leb *idx_gc;
 992         int lnum;
 993
 994         if (list_empty(&c->idx_gc))
 995                 return -ENOSPC;
 996         idx_gc = list_entry(c->idx_gc.next, struct ubifs_gced_idx_leb, list);
 997         lnum = idx_gc->lnum;
 998         /* c->idx_gc_cnt is updated by the caller when lprops are updated */
 999         list_del(&idx_gc->list);
1000         kfree(idx_gc);
1001         return lnum;
1002 }