2fab5adae1e2f90cf5802c1de509d594608ec24e
[linux-2.6.git] / fs / ext4 / ialloc.c
1 /*
2  *  linux/fs/ext4/ialloc.c
3  *
4  * Copyright (C) 1992, 1993, 1994, 1995
5  * Remy Card (card@masi.ibp.fr)
6  * Laboratoire MASI - Institut Blaise Pascal
7  * Universite Pierre et Marie Curie (Paris VI)
8  *
9  *  BSD ufs-inspired inode and directory allocation by
10  *  Stephen Tweedie (sct@redhat.com), 1993
11  *  Big-endian to little-endian byte-swapping/bitmaps by
12  *        David S. Miller (davem@caip.rutgers.edu), 1995
13  */
14
15 #include <linux/time.h>
16 #include <linux/fs.h>
17 #include <linux/jbd2.h>
18 #include <linux/stat.h>
19 #include <linux/string.h>
20 #include <linux/quotaops.h>
21 #include <linux/buffer_head.h>
22 #include <linux/random.h>
23 #include <linux/bitops.h>
24 #include <linux/blkdev.h>
25 #include <asm/byteorder.h>
26
27 #include "ext4.h"
28 #include "ext4_jbd2.h"
29 #include "xattr.h"
30 #include "acl.h"
31
32 #include <trace/events/ext4.h>
33
34 /*
35  * ialloc.c contains the inodes allocation and deallocation routines
36  */
37
38 /*
39  * The free inodes are managed by bitmaps.  A file system contains several
40  * blocks groups.  Each group contains 1 bitmap block for blocks, 1 bitmap
41  * block for inodes, N blocks for the inode table and data blocks.
42  *
43  * The file system contains group descriptors which are located after the
44  * super block.  Each descriptor contains the number of the bitmap block and
45  * the free blocks count in the block.
46  */
47
48 /*
49  * To avoid calling the atomic setbit hundreds or thousands of times, we only
50  * need to use it within a single byte (to ensure we get endianness right).
51  * We can use memset for the rest of the bitmap as there are no other users.
52  */
53 void mark_bitmap_end(int start_bit, int end_bit, char *bitmap)
54 {
55         int i;
56
57         if (start_bit >= end_bit)
58                 return;
59
60         ext4_debug("mark end bits +%d through +%d used\n", start_bit, end_bit);
61         for (i = start_bit; i < ((start_bit + 7) & ~7UL); i++)
62                 ext4_set_bit(i, bitmap);
63         if (i < end_bit)
64                 memset(bitmap + (i >> 3), 0xff, (end_bit - i) >> 3);
65 }
66
67 /* Initializes an uninitialized inode bitmap */
68 unsigned ext4_init_inode_bitmap(struct super_block *sb, struct buffer_head *bh,
69                                 ext4_group_t block_group,
70                                 struct ext4_group_desc *gdp)
71 {
72         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
73
74         J_ASSERT_BH(bh, buffer_locked(bh));
75
76         /* If checksum is bad mark all blocks and inodes use to prevent
77          * allocation, essentially implementing a per-group read-only flag. */
78         if (!ext4_group_desc_csum_verify(sbi, block_group, gdp)) {
79                 ext4_error(sb, __func__, "Checksum bad for group %u",
80                            block_group);
81                 ext4_free_blks_set(sb, gdp, 0);
82                 ext4_free_inodes_set(sb, gdp, 0);
83                 ext4_itable_unused_set(sb, gdp, 0);
84                 memset(bh->b_data, 0xff, sb->s_blocksize);
85                 return 0;
86         }
87
88         memset(bh->b_data, 0, (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) + 7) / 8);
89         mark_bitmap_end(EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), sb->s_blocksize * 8,
90                         bh->b_data);
91
92         return EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
93 }
94
95 /*
96  * Read the inode allocation bitmap for a given block_group, reading
97  * into the specified slot in the superblock's bitmap cache.
98  *
99  * Return buffer_head of bitmap on success or NULL.
100  */
101 static struct buffer_head *
102 ext4_read_inode_bitmap(struct super_block *sb, ext4_group_t block_group)
103 {
104         struct ext4_group_desc *desc;
105         struct buffer_head *bh = NULL;
106         ext4_fsblk_t bitmap_blk;
107
108         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, NULL);
109         if (!desc)
110                 return NULL;
111         bitmap_blk = ext4_inode_bitmap(sb, desc);
112         bh = sb_getblk(sb, bitmap_blk);
113         if (unlikely(!bh)) {
114                 ext4_error(sb, __func__,
115                             "Cannot read inode bitmap - "
116                             "block_group = %u, inode_bitmap = %llu",
117                             block_group, bitmap_blk);
118                 return NULL;
119         }
120         if (bitmap_uptodate(bh))
121                 return bh;
122
123         lock_buffer(bh);
124         if (bitmap_uptodate(bh)) {
125                 unlock_buffer(bh);
126                 return bh;
127         }
128         ext4_lock_group(sb, block_group);
129         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
130                 ext4_init_inode_bitmap(sb, bh, block_group, desc);
131                 set_bitmap_uptodate(bh);
132                 set_buffer_uptodate(bh);
133                 ext4_unlock_group(sb, block_group);
134                 unlock_buffer(bh);
135                 return bh;
136         }
137         ext4_unlock_group(sb, block_group);
138         if (buffer_uptodate(bh)) {
139                 /*
140                  * if not uninit if bh is uptodate,
141                  * bitmap is also uptodate
142                  */
143                 set_bitmap_uptodate(bh);
144                 unlock_buffer(bh);
145                 return bh;
146         }
147         /*
148          * submit the buffer_head for read. We can
149          * safely mark the bitmap as uptodate now.
150          * We do it here so the bitmap uptodate bit
151          * get set with buffer lock held.
152          */
153         set_bitmap_uptodate(bh);
154         if (bh_submit_read(bh) < 0) {
155                 put_bh(bh);
156                 ext4_error(sb, __func__,
157                             "Cannot read inode bitmap - "
158                             "block_group = %u, inode_bitmap = %llu",
159                             block_group, bitmap_blk);
160                 return NULL;
161         }
162         return bh;
163 }
164
165 /*
166  * NOTE! When we get the inode, we're the only people
167  * that have access to it, and as such there are no
168  * race conditions we have to worry about. The inode
169  * is not on the hash-lists, and it cannot be reached
170  * through the filesystem because the directory entry
171  * has been deleted earlier.
172  *
173  * HOWEVER: we must make sure that we get no aliases,
174  * which means that we have to call "clear_inode()"
175  * _before_ we mark the inode not in use in the inode
176  * bitmaps. Otherwise a newly created file might use
177  * the same inode number (not actually the same pointer
178  * though), and then we'd have two inodes sharing the
179  * same inode number and space on the harddisk.
180  */
181 void ext4_free_inode(handle_t *handle, struct inode *inode)
182 {
183         struct super_block *sb = inode->i_sb;
184         int is_directory;
185         unsigned long ino;
186         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
187         struct buffer_head *bh2;
188         ext4_group_t block_group;
189         unsigned long bit;
190         struct ext4_group_desc *gdp;
191         struct ext4_super_block *es;
192         struct ext4_sb_info *sbi;
193         int fatal = 0, err, count, cleared;
194
195         if (atomic_read(&inode->i_count) > 1) {
196                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode has count=%d\n",
197                        atomic_read(&inode->i_count));
198                 return;
199         }
200         if (inode->i_nlink) {
201                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode has nlink=%d\n",
202                        inode->i_nlink);
203                 return;
204         }
205         if (!sb) {
206                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode on "
207                        "nonexistent device\n");
208                 return;
209         }
210         sbi = EXT4_SB(sb);
211
212         ino = inode->i_ino;
213         ext4_debug("freeing inode %lu\n", ino);
214         trace_ext4_free_inode(inode);
215
216         /*
217          * Note: we must free any quota before locking the superblock,
218          * as writing the quota to disk may need the lock as well.
219          */
220         vfs_dq_init(inode);
221         ext4_xattr_delete_inode(handle, inode);
222         vfs_dq_free_inode(inode);
223         vfs_dq_drop(inode);
224
225         is_directory = S_ISDIR(inode->i_mode);
226
227         /* Do this BEFORE marking the inode not in use or returning an error */
228         clear_inode(inode);
229
230         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
231         if (ino < EXT4_FIRST_INO(sb) || ino > le32_to_cpu(es->s_inodes_count)) {
232                 ext4_error(sb, "ext4_free_inode",
233                            "reserved or nonexistent inode %lu", ino);
234                 goto error_return;
235         }
236         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
237         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
238         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
239         if (!bitmap_bh)
240                 goto error_return;
241
242         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "get_write_access");
243         fatal = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
244         if (fatal)
245                 goto error_return;
246
247         /* Ok, now we can actually update the inode bitmaps.. */
248         cleared = ext4_clear_bit_atomic(ext4_group_lock_ptr(sb, block_group),
249                                         bit, bitmap_bh->b_data);
250         if (!cleared)
251                 ext4_error(sb, "ext4_free_inode",
252                            "bit already cleared for inode %lu", ino);
253         else {
254                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &bh2);
255
256                 BUFFER_TRACE(bh2, "get_write_access");
257                 fatal = ext4_journal_get_write_access(handle, bh2);
258                 if (fatal) goto error_return;
259
260                 if (gdp) {
261                         ext4_lock_group(sb, block_group);
262                         count = ext4_free_inodes_count(sb, gdp) + 1;
263                         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, count);
264                         if (is_directory) {
265                                 count = ext4_used_dirs_count(sb, gdp) - 1;
266                                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, count);
267                                 if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
268                                         ext4_group_t f;
269
270                                         f = ext4_flex_group(sbi, block_group);
271                                         atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[f].free_inodes);
272                                 }
273
274                         }
275                         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi,
276                                                         block_group, gdp);
277                         ext4_unlock_group(sb, block_group);
278                         percpu_counter_inc(&sbi->s_freeinodes_counter);
279                         if (is_directory)
280                                 percpu_counter_dec(&sbi->s_dirs_counter);
281
282                         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
283                                 ext4_group_t f;
284
285                                 f = ext4_flex_group(sbi, block_group);
286                                 atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].free_inodes);
287                         }
288                 }
289                 BUFFER_TRACE(bh2, "call ext4_handle_dirty_metadata");
290                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bh2);
291                 if (!fatal) fatal = err;
292         }
293         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
294         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
295         if (!fatal)
296                 fatal = err;
297         sb->s_dirt = 1;
298 error_return:
299         brelse(bitmap_bh);
300         ext4_std_error(sb, fatal);
301 }
302
303 /*
304  * There are two policies for allocating an inode.  If the new inode is
305  * a directory, then a forward search is made for a block group with both
306  * free space and a low directory-to-inode ratio; if that fails, then of
307  * the groups with above-average free space, that group with the fewest
308  * directories already is chosen.
309  *
310  * For other inodes, search forward from the parent directory\'s block
311  * group to find a free inode.
312  */
313 static int find_group_dir(struct super_block *sb, struct inode *parent,
314                                 ext4_group_t *best_group)
315 {
316         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
317         unsigned int freei, avefreei;
318         struct ext4_group_desc *desc, *best_desc = NULL;
319         ext4_group_t group;
320         int ret = -1;
321
322         freei = percpu_counter_read_positive(&EXT4_SB(sb)->s_freeinodes_counter);
323         avefreei = freei / ngroups;
324
325         for (group = 0; group < ngroups; group++) {
326                 desc = ext4_get_group_desc(sb, group, NULL);
327                 if (!desc || !ext4_free_inodes_count(sb, desc))
328                         continue;
329                 if (ext4_free_inodes_count(sb, desc) < avefreei)
330                         continue;
331                 if (!best_desc ||
332                     (ext4_free_blks_count(sb, desc) >
333                      ext4_free_blks_count(sb, best_desc))) {
334                         *best_group = group;
335                         best_desc = desc;
336                         ret = 0;
337                 }
338         }
339         return ret;
340 }
341
342 #define free_block_ratio 10
343
344 static int find_group_flex(struct super_block *sb, struct inode *parent,
345                            ext4_group_t *best_group)
346 {
347         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
348         struct ext4_group_desc *desc;
349         struct flex_groups *flex_group = sbi->s_flex_groups;
350         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
351         ext4_group_t parent_fbg_group = ext4_flex_group(sbi, parent_group);
352         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
353         int flex_size = ext4_flex_bg_size(sbi);
354         ext4_group_t best_flex = parent_fbg_group;
355         int blocks_per_flex = sbi->s_blocks_per_group * flex_size;
356         int flexbg_free_blocks;
357         int flex_freeb_ratio;
358         ext4_group_t n_fbg_groups;
359         ext4_group_t i;
360
361         n_fbg_groups = (ngroups + flex_size - 1) >>
362                 sbi->s_log_groups_per_flex;
363
364 find_close_to_parent:
365         flexbg_free_blocks = atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks);
366         flex_freeb_ratio = flexbg_free_blocks * 100 / blocks_per_flex;
367         if (atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) &&
368             flex_freeb_ratio > free_block_ratio)
369                 goto found_flexbg;
370
371         if (best_flex && best_flex == parent_fbg_group) {
372                 best_flex--;
373                 goto find_close_to_parent;
374         }
375
376         for (i = 0; i < n_fbg_groups; i++) {
377                 if (i == parent_fbg_group || i == parent_fbg_group - 1)
378                         continue;
379
380                 flexbg_free_blocks = atomic_read(&flex_group[i].free_blocks);
381                 flex_freeb_ratio = flexbg_free_blocks * 100 / blocks_per_flex;
382
383                 if (flex_freeb_ratio > free_block_ratio &&
384                     (atomic_read(&flex_group[i].free_inodes))) {
385                         best_flex = i;
386                         goto found_flexbg;
387                 }
388
389                 if ((atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) == 0) ||
390                     ((atomic_read(&flex_group[i].free_blocks) >
391                       atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks)) &&
392                      atomic_read(&flex_group[i].free_inodes)))
393                         best_flex = i;
394         }
395
396         if (!atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) ||
397             !atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks))
398                 return -1;
399
400 found_flexbg:
401         for (i = best_flex * flex_size; i < ngroups &&
402                      i < (best_flex + 1) * flex_size; i++) {
403                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
404                 if (ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
405                         *best_group = i;
406                         goto out;
407                 }
408         }
409
410         return -1;
411 out:
412         return 0;
413 }
414
415 struct orlov_stats {
416         __u32 free_inodes;
417         __u32 free_blocks;
418         __u32 used_dirs;
419 };
420
421 /*
422  * Helper function for Orlov's allocator; returns critical information
423  * for a particular block group or flex_bg.  If flex_size is 1, then g
424  * is a block group number; otherwise it is flex_bg number.
425  */
426 void get_orlov_stats(struct super_block *sb, ext4_group_t g,
427                        int flex_size, struct orlov_stats *stats)
428 {
429         struct ext4_group_desc *desc;
430         struct flex_groups *flex_group = EXT4_SB(sb)->s_flex_groups;
431
432         if (flex_size > 1) {
433                 stats->free_inodes = atomic_read(&flex_group[g].free_inodes);
434                 stats->free_blocks = atomic_read(&flex_group[g].free_blocks);
435                 stats->used_dirs = atomic_read(&flex_group[g].used_dirs);
436                 return;
437         }
438
439         desc = ext4_get_group_desc(sb, g, NULL);
440         if (desc) {
441                 stats->free_inodes = ext4_free_inodes_count(sb, desc);
442                 stats->free_blocks = ext4_free_blks_count(sb, desc);
443                 stats->used_dirs = ext4_used_dirs_count(sb, desc);
444         } else {
445                 stats->free_inodes = 0;
446                 stats->free_blocks = 0;
447                 stats->used_dirs = 0;
448         }
449 }
450
451 /*
452  * Orlov's allocator for directories.
453  *
454  * We always try to spread first-level directories.
455  *
456  * If there are blockgroups with both free inodes and free blocks counts
457  * not worse than average we return one with smallest directory count.
458  * Otherwise we simply return a random group.
459  *
460  * For the rest rules look so:
461  *
462  * It's OK to put directory into a group unless
463  * it has too many directories already (max_dirs) or
464  * it has too few free inodes left (min_inodes) or
465  * it has too few free blocks left (min_blocks) or
466  * Parent's group is preferred, if it doesn't satisfy these
467  * conditions we search cyclically through the rest. If none
468  * of the groups look good we just look for a group with more
469  * free inodes than average (starting at parent's group).
470  */
471
472 static int find_group_orlov(struct super_block *sb, struct inode *parent,
473                             ext4_group_t *group, int mode,
474                             const struct qstr *qstr)
475 {
476         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
477         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
478         ext4_group_t real_ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
479         int inodes_per_group = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
480         unsigned int freei, avefreei;
481         ext4_fsblk_t freeb, avefreeb;
482         unsigned int ndirs;
483         int max_dirs, min_inodes;
484         ext4_grpblk_t min_blocks;
485         ext4_group_t i, grp, g, ngroups;
486         struct ext4_group_desc *desc;
487         struct orlov_stats stats;
488         int flex_size = ext4_flex_bg_size(sbi);
489         struct dx_hash_info hinfo;
490
491         ngroups = real_ngroups;
492         if (flex_size > 1) {
493                 ngroups = (real_ngroups + flex_size - 1) >>
494                         sbi->s_log_groups_per_flex;
495                 parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
496         }
497
498         freei = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeinodes_counter);
499         avefreei = freei / ngroups;
500         freeb = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeblocks_counter);
501         avefreeb = freeb;
502         do_div(avefreeb, ngroups);
503         ndirs = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_dirs_counter);
504
505         if (S_ISDIR(mode) &&
506             ((parent == sb->s_root->d_inode) ||
507              (EXT4_I(parent)->i_flags & EXT4_TOPDIR_FL))) {
508                 int best_ndir = inodes_per_group;
509                 int ret = -1;
510
511                 if (qstr) {
512                         hinfo.hash_version = DX_HASH_HALF_MD4;
513                         hinfo.seed = sbi->s_hash_seed;
514                         ext4fs_dirhash(qstr->name, qstr->len, &hinfo);
515                         grp = hinfo.hash;
516                 } else
517                         get_random_bytes(&grp, sizeof(grp));
518                 parent_group = (unsigned)grp % ngroups;
519                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
520                         g = (parent_group + i) % ngroups;
521                         get_orlov_stats(sb, g, flex_size, &stats);
522                         if (!stats.free_inodes)
523                                 continue;
524                         if (stats.used_dirs >= best_ndir)
525                                 continue;
526                         if (stats.free_inodes < avefreei)
527                                 continue;
528                         if (stats.free_blocks < avefreeb)
529                                 continue;
530                         grp = g;
531                         ret = 0;
532                         best_ndir = stats.used_dirs;
533                 }
534                 if (ret)
535                         goto fallback;
536         found_flex_bg:
537                 if (flex_size == 1) {
538                         *group = grp;
539                         return 0;
540                 }
541
542                 /*
543                  * We pack inodes at the beginning of the flexgroup's
544                  * inode tables.  Block allocation decisions will do
545                  * something similar, although regular files will
546                  * start at 2nd block group of the flexgroup.  See
547                  * ext4_ext_find_goal() and ext4_find_near().
548                  */
549                 grp *= flex_size;
550                 for (i = 0; i < flex_size; i++) {
551                         if (grp+i >= real_ngroups)
552                                 break;
553                         desc = ext4_get_group_desc(sb, grp+i, NULL);
554                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
555                                 *group = grp+i;
556                                 return 0;
557                         }
558                 }
559                 goto fallback;
560         }
561
562         max_dirs = ndirs / ngroups + inodes_per_group / 16;
563         min_inodes = avefreei - inodes_per_group*flex_size / 4;
564         if (min_inodes < 1)
565                 min_inodes = 1;
566         min_blocks = avefreeb - EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)*flex_size / 4;
567
568         /*
569          * Start looking in the flex group where we last allocated an
570          * inode for this parent directory
571          */
572         if (EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
573                 parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
574                 if (flex_size > 1)
575                         parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
576         }
577
578         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
579                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
580                 get_orlov_stats(sb, grp, flex_size, &stats);
581                 if (stats.used_dirs >= max_dirs)
582                         continue;
583                 if (stats.free_inodes < min_inodes)
584                         continue;
585                 if (stats.free_blocks < min_blocks)
586                         continue;
587                 goto found_flex_bg;
588         }
589
590 fallback:
591         ngroups = real_ngroups;
592         avefreei = freei / ngroups;
593 fallback_retry:
594         parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
595         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
596                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
597                 desc = ext4_get_group_desc(sb, grp, NULL);
598                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
599                     ext4_free_inodes_count(sb, desc) >= avefreei) {
600                         *group = grp;
601                         return 0;
602                 }
603         }
604
605         if (avefreei) {
606                 /*
607                  * The free-inodes counter is approximate, and for really small
608                  * filesystems the above test can fail to find any blockgroups
609                  */
610                 avefreei = 0;
611                 goto fallback_retry;
612         }
613
614         return -1;
615 }
616
617 static int find_group_other(struct super_block *sb, struct inode *parent,
618                             ext4_group_t *group, int mode)
619 {
620         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
621         ext4_group_t i, last, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
622         struct ext4_group_desc *desc;
623         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(sb));
624
625         /*
626          * Try to place the inode is the same flex group as its
627          * parent.  If we can't find space, use the Orlov algorithm to
628          * find another flex group, and store that information in the
629          * parent directory's inode information so that use that flex
630          * group for future allocations.
631          */
632         if (flex_size > 1) {
633                 int retry = 0;
634
635         try_again:
636                 parent_group &= ~(flex_size-1);
637                 last = parent_group + flex_size;
638                 if (last > ngroups)
639                         last = ngroups;
640                 for  (i = parent_group; i < last; i++) {
641                         desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
642                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
643                                 *group = i;
644                                 return 0;
645                         }
646                 }
647                 if (!retry && EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
648                         retry = 1;
649                         parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
650                         goto try_again;
651                 }
652                 /*
653                  * If this didn't work, use the Orlov search algorithm
654                  * to find a new flex group; we pass in the mode to
655                  * avoid the topdir algorithms.
656                  */
657                 *group = parent_group + flex_size;
658                 if (*group > ngroups)
659                         *group = 0;
660                 return find_group_orlov(sb, parent, group, mode, 0);
661         }
662
663         /*
664          * Try to place the inode in its parent directory
665          */
666         *group = parent_group;
667         desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
668         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
669                         ext4_free_blks_count(sb, desc))
670                 return 0;
671
672         /*
673          * We're going to place this inode in a different blockgroup from its
674          * parent.  We want to cause files in a common directory to all land in
675          * the same blockgroup.  But we want files which are in a different
676          * directory which shares a blockgroup with our parent to land in a
677          * different blockgroup.
678          *
679          * So add our directory's i_ino into the starting point for the hash.
680          */
681         *group = (*group + parent->i_ino) % ngroups;
682
683         /*
684          * Use a quadratic hash to find a group with a free inode and some free
685          * blocks.
686          */
687         for (i = 1; i < ngroups; i <<= 1) {
688                 *group += i;
689                 if (*group >= ngroups)
690                         *group -= ngroups;
691                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
692                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
693                                 ext4_free_blks_count(sb, desc))
694                         return 0;
695         }
696
697         /*
698          * That failed: try linear search for a free inode, even if that group
699          * has no free blocks.
700          */
701         *group = parent_group;
702         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
703                 if (++*group >= ngroups)
704                         *group = 0;
705                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
706                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc))
707                         return 0;
708         }
709
710         return -1;
711 }
712
713 /*
714  * claim the inode from the inode bitmap. If the group
715  * is uninit we need to take the groups's ext4_group_lock
716  * and clear the uninit flag. The inode bitmap update
717  * and group desc uninit flag clear should be done
718  * after holding ext4_group_lock so that ext4_read_inode_bitmap
719  * doesn't race with the ext4_claim_inode
720  */
721 static int ext4_claim_inode(struct super_block *sb,
722                         struct buffer_head *inode_bitmap_bh,
723                         unsigned long ino, ext4_group_t group, int mode)
724 {
725         int free = 0, retval = 0, count;
726         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
727         struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, NULL);
728
729         ext4_lock_group(sb, group);
730         if (ext4_set_bit(ino, inode_bitmap_bh->b_data)) {
731                 /* not a free inode */
732                 retval = 1;
733                 goto err_ret;
734         }
735         ino++;
736         if ((group == 0 && ino < EXT4_FIRST_INO(sb)) ||
737                         ino > EXT4_INODES_PER_GROUP(sb)) {
738                 ext4_unlock_group(sb, group);
739                 ext4_error(sb, __func__,
740                            "reserved inode or inode > inodes count - "
741                            "block_group = %u, inode=%lu", group,
742                            ino + group * EXT4_INODES_PER_GROUP(sb));
743                 return 1;
744         }
745         /* If we didn't allocate from within the initialized part of the inode
746          * table then we need to initialize up to this inode. */
747         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM)) {
748
749                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
750                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_INODE_UNINIT);
751                         /* When marking the block group with
752                          * ~EXT4_BG_INODE_UNINIT we don't want to depend
753                          * on the value of bg_itable_unused even though
754                          * mke2fs could have initialized the same for us.
755                          * Instead we calculated the value below
756                          */
757
758                         free = 0;
759                 } else {
760                         free = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) -
761                                 ext4_itable_unused_count(sb, gdp);
762                 }
763
764                 /*
765                  * Check the relative inode number against the last used
766                  * relative inode number in this group. if it is greater
767                  * we need to  update the bg_itable_unused count
768                  *
769                  */
770                 if (ino > free)
771                         ext4_itable_unused_set(sb, gdp,
772                                         (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) - ino));
773         }
774         count = ext4_free_inodes_count(sb, gdp) - 1;
775         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, count);
776         if (S_ISDIR(mode)) {
777                 count = ext4_used_dirs_count(sb, gdp) + 1;
778                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, count);
779                 if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
780                         ext4_group_t f = ext4_flex_group(sbi, group);
781
782                         atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].free_inodes);
783                 }
784         }
785         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group, gdp);
786 err_ret:
787         ext4_unlock_group(sb, group);
788         return retval;
789 }
790
791 /*
792  * There are two policies for allocating an inode.  If the new inode is
793  * a directory, then a forward search is made for a block group with both
794  * free space and a low directory-to-inode ratio; if that fails, then of
795  * the groups with above-average free space, that group with the fewest
796  * directories already is chosen.
797  *
798  * For other inodes, search forward from the parent directory's block
799  * group to find a free inode.
800  */
801 struct inode *ext4_new_inode(handle_t *handle, struct inode *dir, int mode,
802                              const struct qstr *qstr, __u32 goal)
803 {
804         struct super_block *sb;
805         struct buffer_head *inode_bitmap_bh = NULL;
806         struct buffer_head *group_desc_bh;
807         ext4_group_t ngroups, group = 0;
808         unsigned long ino = 0;
809         struct inode *inode;
810         struct ext4_group_desc *gdp = NULL;
811         struct ext4_inode_info *ei;
812         struct ext4_sb_info *sbi;
813         int ret2, err = 0;
814         struct inode *ret;
815         ext4_group_t i;
816         int free = 0;
817         static int once = 1;
818         ext4_group_t flex_group;
819
820         /* Cannot create files in a deleted directory */
821         if (!dir || !dir->i_nlink)
822                 return ERR_PTR(-EPERM);
823
824         sb = dir->i_sb;
825         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
826         trace_ext4_request_inode(dir, mode);
827         inode = new_inode(sb);
828         if (!inode)
829                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
830         ei = EXT4_I(inode);
831         sbi = EXT4_SB(sb);
832
833         if (!goal)
834                 goal = sbi->s_inode_goal;
835
836         if (goal && goal <= le32_to_cpu(sbi->s_es->s_inodes_count)) {
837                 group = (goal - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
838                 ino = (goal - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
839                 ret2 = 0;
840                 goto got_group;
841         }
842
843         if (sbi->s_log_groups_per_flex && test_opt(sb, OLDALLOC)) {
844                 ret2 = find_group_flex(sb, dir, &group);
845                 if (ret2 == -1) {
846                         ret2 = find_group_other(sb, dir, &group, mode);
847                         if (ret2 == 0 && once) {
848                                 once = 0;
849                                 printk(KERN_NOTICE "ext4: find_group_flex "
850                                        "failed, fallback succeeded dir %lu\n",
851                                        dir->i_ino);
852                         }
853                 }
854                 goto got_group;
855         }
856
857         if (S_ISDIR(mode)) {
858                 if (test_opt(sb, OLDALLOC))
859                         ret2 = find_group_dir(sb, dir, &group);
860                 else
861                         ret2 = find_group_orlov(sb, dir, &group, mode, qstr);
862         } else
863                 ret2 = find_group_other(sb, dir, &group, mode);
864
865 got_group:
866         EXT4_I(dir)->i_last_alloc_group = group;
867         err = -ENOSPC;
868         if (ret2 == -1)
869                 goto out;
870
871         for (i = 0; i < ngroups; i++, ino = 0) {
872                 err = -EIO;
873
874                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &group_desc_bh);
875                 if (!gdp)
876                         goto fail;
877
878                 brelse(inode_bitmap_bh);
879                 inode_bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, group);
880                 if (!inode_bitmap_bh)
881                         goto fail;
882
883 repeat_in_this_group:
884                 ino = ext4_find_next_zero_bit((unsigned long *)
885                                               inode_bitmap_bh->b_data,
886                                               EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), ino);
887
888                 if (ino < EXT4_INODES_PER_GROUP(sb)) {
889
890                         BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh, "get_write_access");
891                         err = ext4_journal_get_write_access(handle,
892                                                             inode_bitmap_bh);
893                         if (err)
894                                 goto fail;
895
896                         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "get_write_access");
897                         err = ext4_journal_get_write_access(handle,
898                                                                 group_desc_bh);
899                         if (err)
900                                 goto fail;
901                         if (!ext4_claim_inode(sb, inode_bitmap_bh,
902                                                 ino, group, mode)) {
903                                 /* we won it */
904                                 BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh,
905                                         "call ext4_handle_dirty_metadata");
906                                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle,
907                                                                  inode,
908                                                         inode_bitmap_bh);
909                                 if (err)
910                                         goto fail;
911                                 /* zero bit is inode number 1*/
912                                 ino++;
913                                 goto got;
914                         }
915                         /* we lost it */
916                         ext4_handle_release_buffer(handle, inode_bitmap_bh);
917                         ext4_handle_release_buffer(handle, group_desc_bh);
918
919                         if (++ino < EXT4_INODES_PER_GROUP(sb))
920                                 goto repeat_in_this_group;
921                 }
922
923                 /*
924                  * This case is possible in concurrent environment.  It is very
925                  * rare.  We cannot repeat the find_group_xxx() call because
926                  * that will simply return the same blockgroup, because the
927                  * group descriptor metadata has not yet been updated.
928                  * So we just go onto the next blockgroup.
929                  */
930                 if (++group == ngroups)
931                         group = 0;
932         }
933         err = -ENOSPC;
934         goto out;
935
936 got:
937         /* We may have to initialize the block bitmap if it isn't already */
938         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM) &&
939             gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
940                 struct buffer_head *block_bitmap_bh;
941
942                 block_bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
943                 BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "get block bitmap access");
944                 err = ext4_journal_get_write_access(handle, block_bitmap_bh);
945                 if (err) {
946                         brelse(block_bitmap_bh);
947                         goto fail;
948                 }
949
950                 free = 0;
951                 ext4_lock_group(sb, group);
952                 /* recheck and clear flag under lock if we still need to */
953                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
954                         free = ext4_free_blocks_after_init(sb, group, gdp);
955                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
956                         ext4_free_blks_set(sb, gdp, free);
957                         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group,
958                                                                 gdp);
959                 }
960                 ext4_unlock_group(sb, group);
961
962                 /* Don't need to dirty bitmap block if we didn't change it */
963                 if (free) {
964                         BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "dirty block bitmap");
965                         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle,
966                                                         NULL, block_bitmap_bh);
967                 }
968
969                 brelse(block_bitmap_bh);
970                 if (err)
971                         goto fail;
972         }
973         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
974         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, group_desc_bh);
975         if (err)
976                 goto fail;
977
978         percpu_counter_dec(&sbi->s_freeinodes_counter);
979         if (S_ISDIR(mode))
980                 percpu_counter_inc(&sbi->s_dirs_counter);
981         sb->s_dirt = 1;
982
983         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
984                 flex_group = ext4_flex_group(sbi, group);
985                 atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[flex_group].free_inodes);
986         }
987
988         inode->i_uid = current_fsuid();
989         if (test_opt(sb, GRPID))
990                 inode->i_gid = dir->i_gid;
991         else if (dir->i_mode & S_ISGID) {
992                 inode->i_gid = dir->i_gid;
993                 if (S_ISDIR(mode))
994                         mode |= S_ISGID;
995         } else
996                 inode->i_gid = current_fsgid();
997         inode->i_mode = mode;
998
999         inode->i_ino = ino + group * EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
1000         /* This is the optimal IO size (for stat), not the fs block size */
1001         inode->i_blocks = 0;
1002         inode->i_mtime = inode->i_atime = inode->i_ctime = ei->i_crtime =
1003                                                        ext4_current_time(inode);
1004
1005         memset(ei->i_data, 0, sizeof(ei->i_data));
1006         ei->i_dir_start_lookup = 0;
1007         ei->i_disksize = 0;
1008
1009         /*
1010          * Don't inherit extent flag from directory, amongst others. We set
1011          * extent flag on newly created directory and file only if -o extent
1012          * mount option is specified
1013          */
1014         ei->i_flags =
1015                 ext4_mask_flags(mode, EXT4_I(dir)->i_flags & EXT4_FL_INHERITED);
1016         ei->i_file_acl = 0;
1017         ei->i_dtime = 0;
1018         ei->i_block_group = group;
1019         ei->i_last_alloc_group = ~0;
1020
1021         ext4_set_inode_flags(inode);
1022         if (IS_DIRSYNC(inode))
1023                 ext4_handle_sync(handle);
1024         if (insert_inode_locked(inode) < 0) {
1025                 err = -EINVAL;
1026                 goto fail_drop;
1027         }
1028         spin_lock(&sbi->s_next_gen_lock);
1029         inode->i_generation = sbi->s_next_generation++;
1030         spin_unlock(&sbi->s_next_gen_lock);
1031
1032         ei->i_state_flags = 0;
1033         ext4_set_inode_state(inode, EXT4_STATE_NEW);
1034
1035         ei->i_extra_isize = EXT4_SB(sb)->s_want_extra_isize;
1036
1037         ret = inode;
1038         if (vfs_dq_alloc_inode(inode)) {
1039                 err = -EDQUOT;
1040                 goto fail_drop;
1041         }
1042
1043         err = ext4_init_acl(handle, inode, dir);
1044         if (err)
1045                 goto fail_free_drop;
1046
1047         err = ext4_init_security(handle, inode, dir);
1048         if (err)
1049                 goto fail_free_drop;
1050
1051         if (EXT4_HAS_INCOMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_INCOMPAT_EXTENTS)) {
1052                 /* set extent flag only for directory, file and normal symlink*/
1053                 if (S_ISDIR(mode) || S_ISREG(mode) || S_ISLNK(mode)) {
1054                         EXT4_I(inode)->i_flags |= EXT4_EXTENTS_FL;
1055                         ext4_ext_tree_init(handle, inode);
1056                 }
1057         }
1058
1059         err = ext4_mark_inode_dirty(handle, inode);
1060         if (err) {
1061                 ext4_std_error(sb, err);
1062                 goto fail_free_drop;
1063         }
1064
1065         ext4_debug("allocating inode %lu\n", inode->i_ino);
1066         trace_ext4_allocate_inode(inode, dir, mode);
1067         goto really_out;
1068 fail:
1069         ext4_std_error(sb, err);
1070 out:
1071         iput(inode);
1072         ret = ERR_PTR(err);
1073 really_out:
1074         brelse(inode_bitmap_bh);
1075         return ret;
1076
1077 fail_free_drop:
1078         vfs_dq_free_inode(inode);
1079
1080 fail_drop:
1081         vfs_dq_drop(inode);
1082         inode->i_flags |= S_NOQUOTA;
1083         inode->i_nlink = 0;
1084         unlock_new_inode(inode);
1085         iput(inode);
1086         brelse(inode_bitmap_bh);
1087         return ERR_PTR(err);
1088 }
1089
1090 /* Verify that we are loading a valid orphan from disk */
1091 struct inode *ext4_orphan_get(struct super_block *sb, unsigned long ino)
1092 {
1093         unsigned long max_ino = le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_inodes_count);
1094         ext4_group_t block_group;
1095         int bit;
1096         struct buffer_head *bitmap_bh;
1097         struct inode *inode = NULL;
1098         long err = -EIO;
1099
1100         /* Error cases - e2fsck has already cleaned up for us */
1101         if (ino > max_ino) {
1102                 ext4_warning(sb, __func__,
1103                              "bad orphan ino %lu!  e2fsck was run?", ino);
1104                 goto error;
1105         }
1106
1107         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
1108         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
1109         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
1110         if (!bitmap_bh) {
1111                 ext4_warning(sb, __func__,
1112                              "inode bitmap error for orphan %lu", ino);
1113                 goto error;
1114         }
1115
1116         /* Having the inode bit set should be a 100% indicator that this
1117          * is a valid orphan (no e2fsck run on fs).  Orphans also include
1118          * inodes that were being truncated, so we can't check i_nlink==0.
1119          */
1120         if (!ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data))
1121                 goto bad_orphan;
1122
1123         inode = ext4_iget(sb, ino);
1124         if (IS_ERR(inode))
1125                 goto iget_failed;
1126
1127         /*
1128          * If the orphans has i_nlinks > 0 then it should be able to be
1129          * truncated, otherwise it won't be removed from the orphan list
1130          * during processing and an infinite loop will result.
1131          */
1132         if (inode->i_nlink && !ext4_can_truncate(inode))
1133                 goto bad_orphan;
1134
1135         if (NEXT_ORPHAN(inode) > max_ino)
1136                 goto bad_orphan;
1137         brelse(bitmap_bh);
1138         return inode;
1139
1140 iget_failed:
1141         err = PTR_ERR(inode);
1142         inode = NULL;
1143 bad_orphan:
1144         ext4_warning(sb, __func__,
1145                      "bad orphan inode %lu!  e2fsck was run?", ino);
1146         printk(KERN_NOTICE "ext4_test_bit(bit=%d, block=%llu) = %d\n",
1147                bit, (unsigned long long)bitmap_bh->b_blocknr,
1148                ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data));
1149         printk(KERN_NOTICE "inode=%p\n", inode);
1150         if (inode) {
1151                 printk(KERN_NOTICE "is_bad_inode(inode)=%d\n",
1152                        is_bad_inode(inode));
1153                 printk(KERN_NOTICE "NEXT_ORPHAN(inode)=%u\n",
1154                        NEXT_ORPHAN(inode));
1155                 printk(KERN_NOTICE "max_ino=%lu\n", max_ino);
1156                 printk(KERN_NOTICE "i_nlink=%u\n", inode->i_nlink);
1157                 /* Avoid freeing blocks if we got a bad deleted inode */
1158                 if (inode->i_nlink == 0)
1159                         inode->i_blocks = 0;
1160                 iput(inode);
1161         }
1162         brelse(bitmap_bh);
1163 error:
1164         return ERR_PTR(err);
1165 }
1166
1167 unsigned long ext4_count_free_inodes(struct super_block *sb)
1168 {
1169         unsigned long desc_count;
1170         struct ext4_group_desc *gdp;
1171         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1172 #ifdef EXT4FS_DEBUG
1173         struct ext4_super_block *es;
1174         unsigned long bitmap_count, x;
1175         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
1176
1177         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
1178         desc_count = 0;
1179         bitmap_count = 0;
1180         gdp = NULL;
1181         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1182                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1183                 if (!gdp)
1184                         continue;
1185                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1186                 brelse(bitmap_bh);
1187                 bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, i);
1188                 if (!bitmap_bh)
1189                         continue;
1190
1191                 x = ext4_count_free(bitmap_bh, EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
1192                 printk(KERN_DEBUG "group %lu: stored = %d, counted = %lu\n",
1193                         (unsigned long) i, ext4_free_inodes_count(sb, gdp), x);
1194                 bitmap_count += x;
1195         }
1196         brelse(bitmap_bh);
1197         printk(KERN_DEBUG "ext4_count_free_inodes: "
1198                "stored = %u, computed = %lu, %lu\n",
1199                le32_to_cpu(es->s_free_inodes_count), desc_count, bitmap_count);
1200         return desc_count;
1201 #else
1202         desc_count = 0;
1203         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1204                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1205                 if (!gdp)
1206                         continue;
1207                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1208                 cond_resched();
1209         }
1210         return desc_count;
1211 #endif
1212 }
1213
1214 /* Called at mount-time, super-block is locked */
1215 unsigned long ext4_count_dirs(struct super_block * sb)
1216 {
1217         unsigned long count = 0;
1218         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1219
1220         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1221                 struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1222                 if (!gdp)
1223                         continue;
1224                 count += ext4_used_dirs_count(sb, gdp);
1225         }
1226         return count;
1227 }