Merge branch 'next' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/djbw/async_tx
[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, "Checksum bad for group %u", block_group);
80                 ext4_free_blks_set(sb, gdp, 0);
81                 ext4_free_inodes_set(sb, gdp, 0);
82                 ext4_itable_unused_set(sb, gdp, 0);
83                 memset(bh->b_data, 0xff, sb->s_blocksize);
84                 return 0;
85         }
86
87         memset(bh->b_data, 0, (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) + 7) / 8);
88         mark_bitmap_end(EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), sb->s_blocksize * 8,
89                         bh->b_data);
90
91         return EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
92 }
93
94 /*
95  * Read the inode allocation bitmap for a given block_group, reading
96  * into the specified slot in the superblock's bitmap cache.
97  *
98  * Return buffer_head of bitmap on success or NULL.
99  */
100 static struct buffer_head *
101 ext4_read_inode_bitmap(struct super_block *sb, ext4_group_t block_group)
102 {
103         struct ext4_group_desc *desc;
104         struct buffer_head *bh = NULL;
105         ext4_fsblk_t bitmap_blk;
106
107         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, NULL);
108         if (!desc)
109                 return NULL;
110         bitmap_blk = ext4_inode_bitmap(sb, desc);
111         bh = sb_getblk(sb, bitmap_blk);
112         if (unlikely(!bh)) {
113                 ext4_error(sb, "Cannot read inode bitmap - "
114                             "block_group = %u, inode_bitmap = %llu",
115                             block_group, bitmap_blk);
116                 return NULL;
117         }
118         if (bitmap_uptodate(bh))
119                 return bh;
120
121         lock_buffer(bh);
122         if (bitmap_uptodate(bh)) {
123                 unlock_buffer(bh);
124                 return bh;
125         }
126         ext4_lock_group(sb, block_group);
127         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
128                 ext4_init_inode_bitmap(sb, bh, block_group, desc);
129                 set_bitmap_uptodate(bh);
130                 set_buffer_uptodate(bh);
131                 ext4_unlock_group(sb, block_group);
132                 unlock_buffer(bh);
133                 return bh;
134         }
135         ext4_unlock_group(sb, block_group);
136         if (buffer_uptodate(bh)) {
137                 /*
138                  * if not uninit if bh is uptodate,
139                  * bitmap is also uptodate
140                  */
141                 set_bitmap_uptodate(bh);
142                 unlock_buffer(bh);
143                 return bh;
144         }
145         /*
146          * submit the buffer_head for read. We can
147          * safely mark the bitmap as uptodate now.
148          * We do it here so the bitmap uptodate bit
149          * get set with buffer lock held.
150          */
151         set_bitmap_uptodate(bh);
152         if (bh_submit_read(bh) < 0) {
153                 put_bh(bh);
154                 ext4_error(sb, "Cannot read inode bitmap - "
155                             "block_group = %u, inode_bitmap = %llu",
156                             block_group, bitmap_blk);
157                 return NULL;
158         }
159         return bh;
160 }
161
162 /*
163  * NOTE! When we get the inode, we're the only people
164  * that have access to it, and as such there are no
165  * race conditions we have to worry about. The inode
166  * is not on the hash-lists, and it cannot be reached
167  * through the filesystem because the directory entry
168  * has been deleted earlier.
169  *
170  * HOWEVER: we must make sure that we get no aliases,
171  * which means that we have to call "clear_inode()"
172  * _before_ we mark the inode not in use in the inode
173  * bitmaps. Otherwise a newly created file might use
174  * the same inode number (not actually the same pointer
175  * though), and then we'd have two inodes sharing the
176  * same inode number and space on the harddisk.
177  */
178 void ext4_free_inode(handle_t *handle, struct inode *inode)
179 {
180         struct super_block *sb = inode->i_sb;
181         int is_directory;
182         unsigned long ino;
183         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
184         struct buffer_head *bh2;
185         ext4_group_t block_group;
186         unsigned long bit;
187         struct ext4_group_desc *gdp;
188         struct ext4_super_block *es;
189         struct ext4_sb_info *sbi;
190         int fatal = 0, err, count, cleared;
191
192         if (atomic_read(&inode->i_count) > 1) {
193                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode has count=%d\n",
194                        atomic_read(&inode->i_count));
195                 return;
196         }
197         if (inode->i_nlink) {
198                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode has nlink=%d\n",
199                        inode->i_nlink);
200                 return;
201         }
202         if (!sb) {
203                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode on "
204                        "nonexistent device\n");
205                 return;
206         }
207         sbi = EXT4_SB(sb);
208
209         ino = inode->i_ino;
210         ext4_debug("freeing inode %lu\n", ino);
211         trace_ext4_free_inode(inode);
212
213         /*
214          * Note: we must free any quota before locking the superblock,
215          * as writing the quota to disk may need the lock as well.
216          */
217         dquot_initialize(inode);
218         ext4_xattr_delete_inode(handle, inode);
219         dquot_free_inode(inode);
220         dquot_drop(inode);
221
222         is_directory = S_ISDIR(inode->i_mode);
223
224         /* Do this BEFORE marking the inode not in use or returning an error */
225         ext4_clear_inode(inode);
226
227         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
228         if (ino < EXT4_FIRST_INO(sb) || ino > le32_to_cpu(es->s_inodes_count)) {
229                 ext4_error(sb, "reserved or nonexistent inode %lu", ino);
230                 goto error_return;
231         }
232         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
233         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
234         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
235         if (!bitmap_bh)
236                 goto error_return;
237
238         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "get_write_access");
239         fatal = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
240         if (fatal)
241                 goto error_return;
242
243         fatal = -ESRCH;
244         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &bh2);
245         if (gdp) {
246                 BUFFER_TRACE(bh2, "get_write_access");
247                 fatal = ext4_journal_get_write_access(handle, bh2);
248         }
249         ext4_lock_group(sb, block_group);
250         cleared = ext4_clear_bit(bit, bitmap_bh->b_data);
251         if (fatal || !cleared) {
252                 ext4_unlock_group(sb, block_group);
253                 goto out;
254         }
255
256         count = ext4_free_inodes_count(sb, gdp) + 1;
257         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, count);
258         if (is_directory) {
259                 count = ext4_used_dirs_count(sb, gdp) - 1;
260                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, count);
261                 percpu_counter_dec(&sbi->s_dirs_counter);
262         }
263         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, gdp);
264         ext4_unlock_group(sb, block_group);
265
266         percpu_counter_inc(&sbi->s_freeinodes_counter);
267         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
268                 ext4_group_t f = ext4_flex_group(sbi, block_group);
269
270                 atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].free_inodes);
271                 if (is_directory)
272                         atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[f].used_dirs);
273         }
274         BUFFER_TRACE(bh2, "call ext4_handle_dirty_metadata");
275         fatal = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bh2);
276 out:
277         if (cleared) {
278                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
279                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
280                 if (!fatal)
281                         fatal = err;
282                 ext4_mark_super_dirty(sb);
283         } else
284                 ext4_error(sb, "bit already cleared for inode %lu", ino);
285
286 error_return:
287         brelse(bitmap_bh);
288         ext4_std_error(sb, fatal);
289 }
290
291 /*
292  * There are two policies for allocating an inode.  If the new inode is
293  * a directory, then a forward search is made for a block group with both
294  * free space and a low directory-to-inode ratio; if that fails, then of
295  * the groups with above-average free space, that group with the fewest
296  * directories already is chosen.
297  *
298  * For other inodes, search forward from the parent directory\'s block
299  * group to find a free inode.
300  */
301 static int find_group_dir(struct super_block *sb, struct inode *parent,
302                                 ext4_group_t *best_group)
303 {
304         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
305         unsigned int freei, avefreei;
306         struct ext4_group_desc *desc, *best_desc = NULL;
307         ext4_group_t group;
308         int ret = -1;
309
310         freei = percpu_counter_read_positive(&EXT4_SB(sb)->s_freeinodes_counter);
311         avefreei = freei / ngroups;
312
313         for (group = 0; group < ngroups; group++) {
314                 desc = ext4_get_group_desc(sb, group, NULL);
315                 if (!desc || !ext4_free_inodes_count(sb, desc))
316                         continue;
317                 if (ext4_free_inodes_count(sb, desc) < avefreei)
318                         continue;
319                 if (!best_desc ||
320                     (ext4_free_blks_count(sb, desc) >
321                      ext4_free_blks_count(sb, best_desc))) {
322                         *best_group = group;
323                         best_desc = desc;
324                         ret = 0;
325                 }
326         }
327         return ret;
328 }
329
330 #define free_block_ratio 10
331
332 static int find_group_flex(struct super_block *sb, struct inode *parent,
333                            ext4_group_t *best_group)
334 {
335         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
336         struct ext4_group_desc *desc;
337         struct flex_groups *flex_group = sbi->s_flex_groups;
338         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
339         ext4_group_t parent_fbg_group = ext4_flex_group(sbi, parent_group);
340         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
341         int flex_size = ext4_flex_bg_size(sbi);
342         ext4_group_t best_flex = parent_fbg_group;
343         int blocks_per_flex = sbi->s_blocks_per_group * flex_size;
344         int flexbg_free_blocks;
345         int flex_freeb_ratio;
346         ext4_group_t n_fbg_groups;
347         ext4_group_t i;
348
349         n_fbg_groups = (ngroups + flex_size - 1) >>
350                 sbi->s_log_groups_per_flex;
351
352 find_close_to_parent:
353         flexbg_free_blocks = atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks);
354         flex_freeb_ratio = flexbg_free_blocks * 100 / blocks_per_flex;
355         if (atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) &&
356             flex_freeb_ratio > free_block_ratio)
357                 goto found_flexbg;
358
359         if (best_flex && best_flex == parent_fbg_group) {
360                 best_flex--;
361                 goto find_close_to_parent;
362         }
363
364         for (i = 0; i < n_fbg_groups; i++) {
365                 if (i == parent_fbg_group || i == parent_fbg_group - 1)
366                         continue;
367
368                 flexbg_free_blocks = atomic_read(&flex_group[i].free_blocks);
369                 flex_freeb_ratio = flexbg_free_blocks * 100 / blocks_per_flex;
370
371                 if (flex_freeb_ratio > free_block_ratio &&
372                     (atomic_read(&flex_group[i].free_inodes))) {
373                         best_flex = i;
374                         goto found_flexbg;
375                 }
376
377                 if ((atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) == 0) ||
378                     ((atomic_read(&flex_group[i].free_blocks) >
379                       atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks)) &&
380                      atomic_read(&flex_group[i].free_inodes)))
381                         best_flex = i;
382         }
383
384         if (!atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) ||
385             !atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks))
386                 return -1;
387
388 found_flexbg:
389         for (i = best_flex * flex_size; i < ngroups &&
390                      i < (best_flex + 1) * flex_size; i++) {
391                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
392                 if (ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
393                         *best_group = i;
394                         goto out;
395                 }
396         }
397
398         return -1;
399 out:
400         return 0;
401 }
402
403 struct orlov_stats {
404         __u32 free_inodes;
405         __u32 free_blocks;
406         __u32 used_dirs;
407 };
408
409 /*
410  * Helper function for Orlov's allocator; returns critical information
411  * for a particular block group or flex_bg.  If flex_size is 1, then g
412  * is a block group number; otherwise it is flex_bg number.
413  */
414 void get_orlov_stats(struct super_block *sb, ext4_group_t g,
415                        int flex_size, struct orlov_stats *stats)
416 {
417         struct ext4_group_desc *desc;
418         struct flex_groups *flex_group = EXT4_SB(sb)->s_flex_groups;
419
420         if (flex_size > 1) {
421                 stats->free_inodes = atomic_read(&flex_group[g].free_inodes);
422                 stats->free_blocks = atomic_read(&flex_group[g].free_blocks);
423                 stats->used_dirs = atomic_read(&flex_group[g].used_dirs);
424                 return;
425         }
426
427         desc = ext4_get_group_desc(sb, g, NULL);
428         if (desc) {
429                 stats->free_inodes = ext4_free_inodes_count(sb, desc);
430                 stats->free_blocks = ext4_free_blks_count(sb, desc);
431                 stats->used_dirs = ext4_used_dirs_count(sb, desc);
432         } else {
433                 stats->free_inodes = 0;
434                 stats->free_blocks = 0;
435                 stats->used_dirs = 0;
436         }
437 }
438
439 /*
440  * Orlov's allocator for directories.
441  *
442  * We always try to spread first-level directories.
443  *
444  * If there are blockgroups with both free inodes and free blocks counts
445  * not worse than average we return one with smallest directory count.
446  * Otherwise we simply return a random group.
447  *
448  * For the rest rules look so:
449  *
450  * It's OK to put directory into a group unless
451  * it has too many directories already (max_dirs) or
452  * it has too few free inodes left (min_inodes) or
453  * it has too few free blocks left (min_blocks) or
454  * Parent's group is preferred, if it doesn't satisfy these
455  * conditions we search cyclically through the rest. If none
456  * of the groups look good we just look for a group with more
457  * free inodes than average (starting at parent's group).
458  */
459
460 static int find_group_orlov(struct super_block *sb, struct inode *parent,
461                             ext4_group_t *group, int mode,
462                             const struct qstr *qstr)
463 {
464         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
465         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
466         ext4_group_t real_ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
467         int inodes_per_group = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
468         unsigned int freei, avefreei;
469         ext4_fsblk_t freeb, avefreeb;
470         unsigned int ndirs;
471         int max_dirs, min_inodes;
472         ext4_grpblk_t min_blocks;
473         ext4_group_t i, grp, g, ngroups;
474         struct ext4_group_desc *desc;
475         struct orlov_stats stats;
476         int flex_size = ext4_flex_bg_size(sbi);
477         struct dx_hash_info hinfo;
478
479         ngroups = real_ngroups;
480         if (flex_size > 1) {
481                 ngroups = (real_ngroups + flex_size - 1) >>
482                         sbi->s_log_groups_per_flex;
483                 parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
484         }
485
486         freei = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeinodes_counter);
487         avefreei = freei / ngroups;
488         freeb = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeblocks_counter);
489         avefreeb = freeb;
490         do_div(avefreeb, ngroups);
491         ndirs = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_dirs_counter);
492
493         if (S_ISDIR(mode) &&
494             ((parent == sb->s_root->d_inode) ||
495              (ext4_test_inode_flag(parent, EXT4_INODE_TOPDIR)))) {
496                 int best_ndir = inodes_per_group;
497                 int ret = -1;
498
499                 if (qstr) {
500                         hinfo.hash_version = DX_HASH_HALF_MD4;
501                         hinfo.seed = sbi->s_hash_seed;
502                         ext4fs_dirhash(qstr->name, qstr->len, &hinfo);
503                         grp = hinfo.hash;
504                 } else
505                         get_random_bytes(&grp, sizeof(grp));
506                 parent_group = (unsigned)grp % ngroups;
507                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
508                         g = (parent_group + i) % ngroups;
509                         get_orlov_stats(sb, g, flex_size, &stats);
510                         if (!stats.free_inodes)
511                                 continue;
512                         if (stats.used_dirs >= best_ndir)
513                                 continue;
514                         if (stats.free_inodes < avefreei)
515                                 continue;
516                         if (stats.free_blocks < avefreeb)
517                                 continue;
518                         grp = g;
519                         ret = 0;
520                         best_ndir = stats.used_dirs;
521                 }
522                 if (ret)
523                         goto fallback;
524         found_flex_bg:
525                 if (flex_size == 1) {
526                         *group = grp;
527                         return 0;
528                 }
529
530                 /*
531                  * We pack inodes at the beginning of the flexgroup's
532                  * inode tables.  Block allocation decisions will do
533                  * something similar, although regular files will
534                  * start at 2nd block group of the flexgroup.  See
535                  * ext4_ext_find_goal() and ext4_find_near().
536                  */
537                 grp *= flex_size;
538                 for (i = 0; i < flex_size; i++) {
539                         if (grp+i >= real_ngroups)
540                                 break;
541                         desc = ext4_get_group_desc(sb, grp+i, NULL);
542                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
543                                 *group = grp+i;
544                                 return 0;
545                         }
546                 }
547                 goto fallback;
548         }
549
550         max_dirs = ndirs / ngroups + inodes_per_group / 16;
551         min_inodes = avefreei - inodes_per_group*flex_size / 4;
552         if (min_inodes < 1)
553                 min_inodes = 1;
554         min_blocks = avefreeb - EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)*flex_size / 4;
555
556         /*
557          * Start looking in the flex group where we last allocated an
558          * inode for this parent directory
559          */
560         if (EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
561                 parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
562                 if (flex_size > 1)
563                         parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
564         }
565
566         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
567                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
568                 get_orlov_stats(sb, grp, flex_size, &stats);
569                 if (stats.used_dirs >= max_dirs)
570                         continue;
571                 if (stats.free_inodes < min_inodes)
572                         continue;
573                 if (stats.free_blocks < min_blocks)
574                         continue;
575                 goto found_flex_bg;
576         }
577
578 fallback:
579         ngroups = real_ngroups;
580         avefreei = freei / ngroups;
581 fallback_retry:
582         parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
583         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
584                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
585                 desc = ext4_get_group_desc(sb, grp, NULL);
586                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
587                     ext4_free_inodes_count(sb, desc) >= avefreei) {
588                         *group = grp;
589                         return 0;
590                 }
591         }
592
593         if (avefreei) {
594                 /*
595                  * The free-inodes counter is approximate, and for really small
596                  * filesystems the above test can fail to find any blockgroups
597                  */
598                 avefreei = 0;
599                 goto fallback_retry;
600         }
601
602         return -1;
603 }
604
605 static int find_group_other(struct super_block *sb, struct inode *parent,
606                             ext4_group_t *group, int mode)
607 {
608         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
609         ext4_group_t i, last, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
610         struct ext4_group_desc *desc;
611         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(sb));
612
613         /*
614          * Try to place the inode is the same flex group as its
615          * parent.  If we can't find space, use the Orlov algorithm to
616          * find another flex group, and store that information in the
617          * parent directory's inode information so that use that flex
618          * group for future allocations.
619          */
620         if (flex_size > 1) {
621                 int retry = 0;
622
623         try_again:
624                 parent_group &= ~(flex_size-1);
625                 last = parent_group + flex_size;
626                 if (last > ngroups)
627                         last = ngroups;
628                 for  (i = parent_group; i < last; i++) {
629                         desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
630                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
631                                 *group = i;
632                                 return 0;
633                         }
634                 }
635                 if (!retry && EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
636                         retry = 1;
637                         parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
638                         goto try_again;
639                 }
640                 /*
641                  * If this didn't work, use the Orlov search algorithm
642                  * to find a new flex group; we pass in the mode to
643                  * avoid the topdir algorithms.
644                  */
645                 *group = parent_group + flex_size;
646                 if (*group > ngroups)
647                         *group = 0;
648                 return find_group_orlov(sb, parent, group, mode, 0);
649         }
650
651         /*
652          * Try to place the inode in its parent directory
653          */
654         *group = parent_group;
655         desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
656         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
657                         ext4_free_blks_count(sb, desc))
658                 return 0;
659
660         /*
661          * We're going to place this inode in a different blockgroup from its
662          * parent.  We want to cause files in a common directory to all land in
663          * the same blockgroup.  But we want files which are in a different
664          * directory which shares a blockgroup with our parent to land in a
665          * different blockgroup.
666          *
667          * So add our directory's i_ino into the starting point for the hash.
668          */
669         *group = (*group + parent->i_ino) % ngroups;
670
671         /*
672          * Use a quadratic hash to find a group with a free inode and some free
673          * blocks.
674          */
675         for (i = 1; i < ngroups; i <<= 1) {
676                 *group += i;
677                 if (*group >= ngroups)
678                         *group -= ngroups;
679                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
680                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
681                                 ext4_free_blks_count(sb, desc))
682                         return 0;
683         }
684
685         /*
686          * That failed: try linear search for a free inode, even if that group
687          * has no free blocks.
688          */
689         *group = parent_group;
690         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
691                 if (++*group >= ngroups)
692                         *group = 0;
693                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
694                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc))
695                         return 0;
696         }
697
698         return -1;
699 }
700
701 /*
702  * claim the inode from the inode bitmap. If the group
703  * is uninit we need to take the groups's ext4_group_lock
704  * and clear the uninit flag. The inode bitmap update
705  * and group desc uninit flag clear should be done
706  * after holding ext4_group_lock so that ext4_read_inode_bitmap
707  * doesn't race with the ext4_claim_inode
708  */
709 static int ext4_claim_inode(struct super_block *sb,
710                         struct buffer_head *inode_bitmap_bh,
711                         unsigned long ino, ext4_group_t group, int mode)
712 {
713         int free = 0, retval = 0, count;
714         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
715         struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, NULL);
716
717         ext4_lock_group(sb, group);
718         if (ext4_set_bit(ino, inode_bitmap_bh->b_data)) {
719                 /* not a free inode */
720                 retval = 1;
721                 goto err_ret;
722         }
723         ino++;
724         if ((group == 0 && ino < EXT4_FIRST_INO(sb)) ||
725                         ino > EXT4_INODES_PER_GROUP(sb)) {
726                 ext4_unlock_group(sb, group);
727                 ext4_error(sb, "reserved inode or inode > inodes count - "
728                            "block_group = %u, inode=%lu", group,
729                            ino + group * EXT4_INODES_PER_GROUP(sb));
730                 return 1;
731         }
732         /* If we didn't allocate from within the initialized part of the inode
733          * table then we need to initialize up to this inode. */
734         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM)) {
735
736                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
737                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_INODE_UNINIT);
738                         /* When marking the block group with
739                          * ~EXT4_BG_INODE_UNINIT we don't want to depend
740                          * on the value of bg_itable_unused even though
741                          * mke2fs could have initialized the same for us.
742                          * Instead we calculated the value below
743                          */
744
745                         free = 0;
746                 } else {
747                         free = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) -
748                                 ext4_itable_unused_count(sb, gdp);
749                 }
750
751                 /*
752                  * Check the relative inode number against the last used
753                  * relative inode number in this group. if it is greater
754                  * we need to  update the bg_itable_unused count
755                  *
756                  */
757                 if (ino > free)
758                         ext4_itable_unused_set(sb, gdp,
759                                         (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) - ino));
760         }
761         count = ext4_free_inodes_count(sb, gdp) - 1;
762         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, count);
763         if (S_ISDIR(mode)) {
764                 count = ext4_used_dirs_count(sb, gdp) + 1;
765                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, count);
766                 if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
767                         ext4_group_t f = ext4_flex_group(sbi, group);
768
769                         atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].used_dirs);
770                 }
771         }
772         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group, gdp);
773 err_ret:
774         ext4_unlock_group(sb, group);
775         return retval;
776 }
777
778 /*
779  * There are two policies for allocating an inode.  If the new inode is
780  * a directory, then a forward search is made for a block group with both
781  * free space and a low directory-to-inode ratio; if that fails, then of
782  * the groups with above-average free space, that group with the fewest
783  * directories already is chosen.
784  *
785  * For other inodes, search forward from the parent directory's block
786  * group to find a free inode.
787  */
788 struct inode *ext4_new_inode(handle_t *handle, struct inode *dir, int mode,
789                              const struct qstr *qstr, __u32 goal)
790 {
791         struct super_block *sb;
792         struct buffer_head *inode_bitmap_bh = NULL;
793         struct buffer_head *group_desc_bh;
794         ext4_group_t ngroups, group = 0;
795         unsigned long ino = 0;
796         struct inode *inode;
797         struct ext4_group_desc *gdp = NULL;
798         struct ext4_inode_info *ei;
799         struct ext4_sb_info *sbi;
800         int ret2, err = 0;
801         struct inode *ret;
802         ext4_group_t i;
803         int free = 0;
804         static int once = 1;
805         ext4_group_t flex_group;
806
807         /* Cannot create files in a deleted directory */
808         if (!dir || !dir->i_nlink)
809                 return ERR_PTR(-EPERM);
810
811         sb = dir->i_sb;
812         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
813         trace_ext4_request_inode(dir, mode);
814         inode = new_inode(sb);
815         if (!inode)
816                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
817         ei = EXT4_I(inode);
818         sbi = EXT4_SB(sb);
819
820         if (!goal)
821                 goal = sbi->s_inode_goal;
822
823         if (goal && goal <= le32_to_cpu(sbi->s_es->s_inodes_count)) {
824                 group = (goal - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
825                 ino = (goal - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
826                 ret2 = 0;
827                 goto got_group;
828         }
829
830         if (sbi->s_log_groups_per_flex && test_opt(sb, OLDALLOC)) {
831                 ret2 = find_group_flex(sb, dir, &group);
832                 if (ret2 == -1) {
833                         ret2 = find_group_other(sb, dir, &group, mode);
834                         if (ret2 == 0 && once) {
835                                 once = 0;
836                                 printk(KERN_NOTICE "ext4: find_group_flex "
837                                        "failed, fallback succeeded dir %lu\n",
838                                        dir->i_ino);
839                         }
840                 }
841                 goto got_group;
842         }
843
844         if (S_ISDIR(mode)) {
845                 if (test_opt(sb, OLDALLOC))
846                         ret2 = find_group_dir(sb, dir, &group);
847                 else
848                         ret2 = find_group_orlov(sb, dir, &group, mode, qstr);
849         } else
850                 ret2 = find_group_other(sb, dir, &group, mode);
851
852 got_group:
853         EXT4_I(dir)->i_last_alloc_group = group;
854         err = -ENOSPC;
855         if (ret2 == -1)
856                 goto out;
857
858         for (i = 0; i < ngroups; i++, ino = 0) {
859                 err = -EIO;
860
861                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &group_desc_bh);
862                 if (!gdp)
863                         goto fail;
864
865                 brelse(inode_bitmap_bh);
866                 inode_bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, group);
867                 if (!inode_bitmap_bh)
868                         goto fail;
869
870 repeat_in_this_group:
871                 ino = ext4_find_next_zero_bit((unsigned long *)
872                                               inode_bitmap_bh->b_data,
873                                               EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), ino);
874
875                 if (ino < EXT4_INODES_PER_GROUP(sb)) {
876
877                         BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh, "get_write_access");
878                         err = ext4_journal_get_write_access(handle,
879                                                             inode_bitmap_bh);
880                         if (err)
881                                 goto fail;
882
883                         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "get_write_access");
884                         err = ext4_journal_get_write_access(handle,
885                                                                 group_desc_bh);
886                         if (err)
887                                 goto fail;
888                         if (!ext4_claim_inode(sb, inode_bitmap_bh,
889                                                 ino, group, mode)) {
890                                 /* we won it */
891                                 BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh,
892                                         "call ext4_handle_dirty_metadata");
893                                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle,
894                                                                  NULL,
895                                                         inode_bitmap_bh);
896                                 if (err)
897                                         goto fail;
898                                 /* zero bit is inode number 1*/
899                                 ino++;
900                                 goto got;
901                         }
902                         /* we lost it */
903                         ext4_handle_release_buffer(handle, inode_bitmap_bh);
904                         ext4_handle_release_buffer(handle, group_desc_bh);
905
906                         if (++ino < EXT4_INODES_PER_GROUP(sb))
907                                 goto repeat_in_this_group;
908                 }
909
910                 /*
911                  * This case is possible in concurrent environment.  It is very
912                  * rare.  We cannot repeat the find_group_xxx() call because
913                  * that will simply return the same blockgroup, because the
914                  * group descriptor metadata has not yet been updated.
915                  * So we just go onto the next blockgroup.
916                  */
917                 if (++group == ngroups)
918                         group = 0;
919         }
920         err = -ENOSPC;
921         goto out;
922
923 got:
924         /* We may have to initialize the block bitmap if it isn't already */
925         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM) &&
926             gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
927                 struct buffer_head *block_bitmap_bh;
928
929                 block_bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
930                 BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "get block bitmap access");
931                 err = ext4_journal_get_write_access(handle, block_bitmap_bh);
932                 if (err) {
933                         brelse(block_bitmap_bh);
934                         goto fail;
935                 }
936
937                 free = 0;
938                 ext4_lock_group(sb, group);
939                 /* recheck and clear flag under lock if we still need to */
940                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
941                         free = ext4_free_blocks_after_init(sb, group, gdp);
942                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
943                         ext4_free_blks_set(sb, gdp, free);
944                         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group,
945                                                                 gdp);
946                 }
947                 ext4_unlock_group(sb, group);
948
949                 /* Don't need to dirty bitmap block if we didn't change it */
950                 if (free) {
951                         BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "dirty block bitmap");
952                         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle,
953                                                         NULL, block_bitmap_bh);
954                 }
955
956                 brelse(block_bitmap_bh);
957                 if (err)
958                         goto fail;
959         }
960         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
961         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, group_desc_bh);
962         if (err)
963                 goto fail;
964
965         percpu_counter_dec(&sbi->s_freeinodes_counter);
966         if (S_ISDIR(mode))
967                 percpu_counter_inc(&sbi->s_dirs_counter);
968         ext4_mark_super_dirty(sb);
969
970         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
971                 flex_group = ext4_flex_group(sbi, group);
972                 atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[flex_group].free_inodes);
973         }
974
975         if (test_opt(sb, GRPID)) {
976                 inode->i_mode = mode;
977                 inode->i_uid = current_fsuid();
978                 inode->i_gid = dir->i_gid;
979         } else
980                 inode_init_owner(inode, dir, mode);
981
982         inode->i_ino = ino + group * EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
983         /* This is the optimal IO size (for stat), not the fs block size */
984         inode->i_blocks = 0;
985         inode->i_mtime = inode->i_atime = inode->i_ctime = ei->i_crtime =
986                                                        ext4_current_time(inode);
987
988         memset(ei->i_data, 0, sizeof(ei->i_data));
989         ei->i_dir_start_lookup = 0;
990         ei->i_disksize = 0;
991
992         /*
993          * Don't inherit extent flag from directory, amongst others. We set
994          * extent flag on newly created directory and file only if -o extent
995          * mount option is specified
996          */
997         ei->i_flags =
998                 ext4_mask_flags(mode, EXT4_I(dir)->i_flags & EXT4_FL_INHERITED);
999         ei->i_file_acl = 0;
1000         ei->i_dtime = 0;
1001         ei->i_block_group = group;
1002         ei->i_last_alloc_group = ~0;
1003
1004         ext4_set_inode_flags(inode);
1005         if (IS_DIRSYNC(inode))
1006                 ext4_handle_sync(handle);
1007         if (insert_inode_locked(inode) < 0) {
1008                 err = -EINVAL;
1009                 goto fail_drop;
1010         }
1011         spin_lock(&sbi->s_next_gen_lock);
1012         inode->i_generation = sbi->s_next_generation++;
1013         spin_unlock(&sbi->s_next_gen_lock);
1014
1015         ei->i_state_flags = 0;
1016         ext4_set_inode_state(inode, EXT4_STATE_NEW);
1017
1018         ei->i_extra_isize = EXT4_SB(sb)->s_want_extra_isize;
1019
1020         ret = inode;
1021         dquot_initialize(inode);
1022         err = dquot_alloc_inode(inode);
1023         if (err)
1024                 goto fail_drop;
1025
1026         err = ext4_init_acl(handle, inode, dir);
1027         if (err)
1028                 goto fail_free_drop;
1029
1030         err = ext4_init_security(handle, inode, dir);
1031         if (err)
1032                 goto fail_free_drop;
1033
1034         if (EXT4_HAS_INCOMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_INCOMPAT_EXTENTS)) {
1035                 /* set extent flag only for directory, file and normal symlink*/
1036                 if (S_ISDIR(mode) || S_ISREG(mode) || S_ISLNK(mode)) {
1037                         ext4_set_inode_flag(inode, EXT4_INODE_EXTENTS);
1038                         ext4_ext_tree_init(handle, inode);
1039                 }
1040         }
1041
1042         err = ext4_mark_inode_dirty(handle, inode);
1043         if (err) {
1044                 ext4_std_error(sb, err);
1045                 goto fail_free_drop;
1046         }
1047
1048         ext4_debug("allocating inode %lu\n", inode->i_ino);
1049         trace_ext4_allocate_inode(inode, dir, mode);
1050         goto really_out;
1051 fail:
1052         ext4_std_error(sb, err);
1053 out:
1054         iput(inode);
1055         ret = ERR_PTR(err);
1056 really_out:
1057         brelse(inode_bitmap_bh);
1058         return ret;
1059
1060 fail_free_drop:
1061         dquot_free_inode(inode);
1062
1063 fail_drop:
1064         dquot_drop(inode);
1065         inode->i_flags |= S_NOQUOTA;
1066         inode->i_nlink = 0;
1067         unlock_new_inode(inode);
1068         iput(inode);
1069         brelse(inode_bitmap_bh);
1070         return ERR_PTR(err);
1071 }
1072
1073 /* Verify that we are loading a valid orphan from disk */
1074 struct inode *ext4_orphan_get(struct super_block *sb, unsigned long ino)
1075 {
1076         unsigned long max_ino = le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_inodes_count);
1077         ext4_group_t block_group;
1078         int bit;
1079         struct buffer_head *bitmap_bh;
1080         struct inode *inode = NULL;
1081         long err = -EIO;
1082
1083         /* Error cases - e2fsck has already cleaned up for us */
1084         if (ino > max_ino) {
1085                 ext4_warning(sb, "bad orphan ino %lu!  e2fsck was run?", ino);
1086                 goto error;
1087         }
1088
1089         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
1090         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
1091         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
1092         if (!bitmap_bh) {
1093                 ext4_warning(sb, "inode bitmap error for orphan %lu", ino);
1094                 goto error;
1095         }
1096
1097         /* Having the inode bit set should be a 100% indicator that this
1098          * is a valid orphan (no e2fsck run on fs).  Orphans also include
1099          * inodes that were being truncated, so we can't check i_nlink==0.
1100          */
1101         if (!ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data))
1102                 goto bad_orphan;
1103
1104         inode = ext4_iget(sb, ino);
1105         if (IS_ERR(inode))
1106                 goto iget_failed;
1107
1108         /*
1109          * If the orphans has i_nlinks > 0 then it should be able to be
1110          * truncated, otherwise it won't be removed from the orphan list
1111          * during processing and an infinite loop will result.
1112          */
1113         if (inode->i_nlink && !ext4_can_truncate(inode))
1114                 goto bad_orphan;
1115
1116         if (NEXT_ORPHAN(inode) > max_ino)
1117                 goto bad_orphan;
1118         brelse(bitmap_bh);
1119         return inode;
1120
1121 iget_failed:
1122         err = PTR_ERR(inode);
1123         inode = NULL;
1124 bad_orphan:
1125         ext4_warning(sb, "bad orphan inode %lu!  e2fsck was run?", ino);
1126         printk(KERN_NOTICE "ext4_test_bit(bit=%d, block=%llu) = %d\n",
1127                bit, (unsigned long long)bitmap_bh->b_blocknr,
1128                ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data));
1129         printk(KERN_NOTICE "inode=%p\n", inode);
1130         if (inode) {
1131                 printk(KERN_NOTICE "is_bad_inode(inode)=%d\n",
1132                        is_bad_inode(inode));
1133                 printk(KERN_NOTICE "NEXT_ORPHAN(inode)=%u\n",
1134                        NEXT_ORPHAN(inode));
1135                 printk(KERN_NOTICE "max_ino=%lu\n", max_ino);
1136                 printk(KERN_NOTICE "i_nlink=%u\n", inode->i_nlink);
1137                 /* Avoid freeing blocks if we got a bad deleted inode */
1138                 if (inode->i_nlink == 0)
1139                         inode->i_blocks = 0;
1140                 iput(inode);
1141         }
1142         brelse(bitmap_bh);
1143 error:
1144         return ERR_PTR(err);
1145 }
1146
1147 unsigned long ext4_count_free_inodes(struct super_block *sb)
1148 {
1149         unsigned long desc_count;
1150         struct ext4_group_desc *gdp;
1151         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1152 #ifdef EXT4FS_DEBUG
1153         struct ext4_super_block *es;
1154         unsigned long bitmap_count, x;
1155         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
1156
1157         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
1158         desc_count = 0;
1159         bitmap_count = 0;
1160         gdp = NULL;
1161         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1162                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1163                 if (!gdp)
1164                         continue;
1165                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1166                 brelse(bitmap_bh);
1167                 bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, i);
1168                 if (!bitmap_bh)
1169                         continue;
1170
1171                 x = ext4_count_free(bitmap_bh, EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
1172                 printk(KERN_DEBUG "group %lu: stored = %d, counted = %lu\n",
1173                         (unsigned long) i, ext4_free_inodes_count(sb, gdp), x);
1174                 bitmap_count += x;
1175         }
1176         brelse(bitmap_bh);
1177         printk(KERN_DEBUG "ext4_count_free_inodes: "
1178                "stored = %u, computed = %lu, %lu\n",
1179                le32_to_cpu(es->s_free_inodes_count), desc_count, bitmap_count);
1180         return desc_count;
1181 #else
1182         desc_count = 0;
1183         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1184                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1185                 if (!gdp)
1186                         continue;
1187                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1188                 cond_resched();
1189         }
1190         return desc_count;
1191 #endif
1192 }
1193
1194 /* Called at mount-time, super-block is locked */
1195 unsigned long ext4_count_dirs(struct super_block * sb)
1196 {
1197         unsigned long count = 0;
1198         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1199
1200         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1201                 struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1202                 if (!gdp)
1203                         continue;
1204                 count += ext4_used_dirs_count(sb, gdp);
1205         }
1206         return count;
1207 }