Merge branch 'next' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/djbw/async_tx
[linux-2.6.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
3  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
17  */
18
19
20 /*
21  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
22  */
23
24 #include "mballoc.h"
25 #include <linux/debugfs.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <trace/events/ext4.h>
28
29 /*
30  * MUSTDO:
31  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
32  *   - search for metadata in few groups
33  *
34  * TODO v4:
35  *   - normalization should take into account whether file is still open
36  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
37  *   - don't normalize tails
38  *   - quota
39  *   - reservation for superuser
40  *
41  * TODO v3:
42  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
43  *   - track min/max extents in each group for better group selection
44  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
45  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
46  *   - error handling
47  */
48
49 /*
50  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
51  * near to the goal(block) value specified.
52  *
53  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
54  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
55  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
56  * would have after allocation, or the current file size, which ever
57  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
58  * select to use the group preallocation. The default value of
59  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
60  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
61  * terms of number of blocks.
62  *
63  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
64  * ensure that we have small files closer together on the disk.
65  *
66  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
67  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
68  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
69  * represented as:
70  *
71  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
72  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
73  * pa_len    -> length for this prealloc space
74  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space
75  *
76  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
77  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
78  * space we will consume the particular prealloc space. This make sure that
79  * that the we have contiguous physical blocks representing the file blocks
80  *
81  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
82  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
83  * pa_free.
84  *
85  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
86  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
87  * prealloc space. These are per CPU prealloc list repreasented as
88  *
89  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
90  *
91  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
92  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
93  *
94  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
95  * enough free space (pa_free) withing the prealloc space.
96  *
97  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
98  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
99  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
100  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
101  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
102  * we can access them through the page cache. The information regarding
103  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
104  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
105  * inode as:
106  *
107  *  {                        page                        }
108  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
109  *
110  *
111  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
112  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
113  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
114  * which is blocks_per_page/2
115  *
116  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
117  * away when the filesystem is unmounted.
118  *
119  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
120  * to locate that many free blocks we return with additional information
121  * regarding rest of the contiguous physical block available
122  *
123  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
124  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
125  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
126  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
127  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
128  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
129  * sbi->s_mb_group_prealloc. Default value of s_mb_group_prealloc is
130  * 512 blocks. This can be tuned via
131  * /sys/fs/ext4/<partition/mb_group_prealloc. The value is represented in
132  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
133  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
134  * stripe value (sbi->s_stripe)
135  *
136  * The regular allocator(using the buddy cache) supports few tunables.
137  *
138  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
139  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
140  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
141  *
142  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
143  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
144  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
145  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
146  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
147  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
148  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
149  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
150  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
151  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
152  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
153  * the group specified as the goal value in allocation context via
154  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
155  * can used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
156  * checked.
157  *
158  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
159  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
160  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
161  * subsequent request.
162  */
163
164 /*
165  * mballoc operates on the following data:
166  *  - on-disk bitmap
167  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
168  *  - preallocation descriptors (PAs)
169  *
170  * there are two types of preallocations:
171  *  - inode
172  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
173  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
174  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
175  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
176  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
177  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
178  *    also means that freeing any block within descriptor's range
179  *    must discard all preallocated blocks.
180  *  - locality group
181  *    assigned to specific locality group which does not translate to
182  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
183  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
184  *    it's consumed from the beginning to the end.
185  *
186  * relation between them can be expressed as:
187  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
188  *
189  * this mean blocks mballoc considers used are:
190  *  - allocated blocks (persistent)
191  *  - preallocated blocks (non-persistent)
192  *
193  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
194  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
195  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
196  *
197  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
198  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
199  *
200  * all operations can be expressed as:
201  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
202  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
203  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
204  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
205  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
206  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
207  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
208  *        is used in real operation because we can't know actual used
209  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
210  *
211  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
212  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
213  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
214  * the following knowledge:
215  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
216  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
217  *     nobody can re-allocate that block
218  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
219  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
220  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
221  *     block
222  *
223  * so, now we're building a concurrency table:
224  *  - init buddy vs.
225  *    - new PA
226  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
227  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
228  *    - use inode PA
229  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
230  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
231  *    - discard inode PA
232  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
233  *    - use locality group PA
234  *      again PA-=N must be serialized with init
235  *    - discard locality group PA
236  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
237  *  - new PA vs.
238  *    - use inode PA
239  *      i_data_sem serializes them
240  *    - discard inode PA
241  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
242  *    - use locality group PA
243  *      some mutex should serialize them
244  *    - discard locality group PA
245  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
246  *  - use inode PA
247  *    - use inode PA
248  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
249  *    - discard inode PA
250  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
251  *    - use locality group PA
252  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
253  *    - discard locality group PA
254  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
255  *
256  * now we're ready to make few consequences:
257  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
258  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
259  *  - PA changes only after on-disk bitmap
260  *  - discard must not compete with init. either init is done before
261  *    any discard or they're serialized somehow
262  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
263  *
264  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
265  * in this case, but we should care about concurrent init
266  *
267  */
268
269  /*
270  * Logic in few words:
271  *
272  *  - allocation:
273  *    load group
274  *    find blocks
275  *    mark bits in on-disk bitmap
276  *    release group
277  *
278  *  - use preallocation:
279  *    find proper PA (per-inode or group)
280  *    load group
281  *    mark bits in on-disk bitmap
282  *    release group
283  *    release PA
284  *
285  *  - free:
286  *    load group
287  *    mark bits in on-disk bitmap
288  *    release group
289  *
290  *  - discard preallocations in group:
291  *    mark PAs deleted
292  *    move them onto local list
293  *    load on-disk bitmap
294  *    load group
295  *    remove PA from object (inode or locality group)
296  *    mark free blocks in-core
297  *
298  *  - discard inode's preallocations:
299  */
300
301 /*
302  * Locking rules
303  *
304  * Locks:
305  *  - bitlock on a group        (group)
306  *  - object (inode/locality)   (object)
307  *  - per-pa lock               (pa)
308  *
309  * Paths:
310  *  - new pa
311  *    object
312  *    group
313  *
314  *  - find and use pa:
315  *    pa
316  *
317  *  - release consumed pa:
318  *    pa
319  *    group
320  *    object
321  *
322  *  - generate in-core bitmap:
323  *    group
324  *        pa
325  *
326  *  - discard all for given object (inode, locality group):
327  *    object
328  *        pa
329  *    group
330  *
331  *  - discard all for given group:
332  *    group
333  *        pa
334  *    group
335  *        object
336  *
337  */
338 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
339 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
340 static struct kmem_cache *ext4_free_ext_cachep;
341 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
342                                         ext4_group_t group);
343 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
344                                                 ext4_group_t group);
345 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn);
346
347 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
348 {
349 #if BITS_PER_LONG == 64
350         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
351         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
352 #elif BITS_PER_LONG == 32
353         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
354         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
355 #else
356 #error "how many bits you are?!"
357 #endif
358         return addr;
359 }
360
361 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
362 {
363         /*
364          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
365          * needs unsigned long aligned address
366          */
367         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
368         return ext4_test_bit(bit, addr);
369 }
370
371 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
372 {
373         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
374         ext4_set_bit(bit, addr);
375 }
376
377 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
378 {
379         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
380         ext4_clear_bit(bit, addr);
381 }
382
383 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
384 {
385         int fix = 0, ret, tmpmax;
386         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
387         tmpmax = max + fix;
388         start += fix;
389
390         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
391         if (ret > max)
392                 return max;
393         return ret;
394 }
395
396 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
397 {
398         int fix = 0, ret, tmpmax;
399         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
400         tmpmax = max + fix;
401         start += fix;
402
403         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
404         if (ret > max)
405                 return max;
406         return ret;
407 }
408
409 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
410 {
411         char *bb;
412
413         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
414         BUG_ON(max == NULL);
415
416         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
417                 *max = 0;
418                 return NULL;
419         }
420
421         /* at order 0 we see each particular block */
422         *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
423         if (order == 0)
424                 return EXT4_MB_BITMAP(e4b);
425
426         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b) + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
427         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
428
429         return bb;
430 }
431
432 #ifdef DOUBLE_CHECK
433 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
434                            int first, int count)
435 {
436         int i;
437         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
438
439         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
440                 return;
441         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
442         for (i = 0; i < count; i++) {
443                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
444                         ext4_fsblk_t blocknr;
445
446                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
447                         blocknr += first + i;
448                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
449                                               inode ? inode->i_ino : 0,
450                                               blocknr,
451                                               "freeing block already freed "
452                                               "(bit %u)",
453                                               first + i);
454                 }
455                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
456         }
457 }
458
459 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
460 {
461         int i;
462
463         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
464                 return;
465         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
466         for (i = 0; i < count; i++) {
467                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
468                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
469         }
470 }
471
472 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
473 {
474         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
475                 unsigned char *b1, *b2;
476                 int i;
477                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
478                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
479                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
480                         if (b1[i] != b2[i]) {
481                                 printk(KERN_ERR "corruption in group %u "
482                                        "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
483                                        "on disk/prealloc\n",
484                                        e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
485                                 BUG();
486                         }
487                 }
488         }
489 }
490
491 #else
492 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
493                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
494 {
495         return;
496 }
497 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
498                                                 int first, int count)
499 {
500         return;
501 }
502 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
503 {
504         return;
505 }
506 #endif
507
508 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
509
510 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
511 do {                                                                    \
512         if (!(assert)) {                                                \
513                 printk(KERN_EMERG                                       \
514                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
515                         function, file, line, # assert);                \
516                 BUG();                                                  \
517         }                                                               \
518 } while (0)
519
520 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
521                                 const char *function, int line)
522 {
523         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
524         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
525         int max;
526         int max2;
527         int i;
528         int j;
529         int k;
530         int count;
531         struct ext4_group_info *grp;
532         int fragments = 0;
533         int fstart;
534         struct list_head *cur;
535         void *buddy;
536         void *buddy2;
537
538         {
539                 static int mb_check_counter;
540                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
541                         return 0;
542         }
543
544         while (order > 1) {
545                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
546                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
547                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
548                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
549                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
550                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
551
552                 count = 0;
553                 for (i = 0; i < max; i++) {
554
555                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
556                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
557                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
558                                         MB_CHECK_ASSERT(
559                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
560                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
561                                         MB_CHECK_ASSERT(
562                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
563                                 }
564                                 continue;
565                         }
566
567                         /* both bits in buddy2 must be 0 */
568                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
569                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
570
571                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
572                                 k = (i * (1 << order)) + j;
573                                 MB_CHECK_ASSERT(
574                                         !mb_test_bit(k, EXT4_MB_BITMAP(e4b)));
575                         }
576                         count++;
577                 }
578                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
579                 order--;
580         }
581
582         fstart = -1;
583         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
584         for (i = 0; i < max; i++) {
585                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
586                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
587                         if (fstart == -1) {
588                                 fragments++;
589                                 fstart = i;
590                         }
591                         continue;
592                 }
593                 fstart = -1;
594                 /* check used bits only */
595                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
596                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
597                         k = i >> j;
598                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
599                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
600                 }
601         }
602         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
603         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
604
605         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
606         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
607         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
608                 ext4_group_t groupnr;
609                 struct ext4_prealloc_space *pa;
610                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
611                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
612                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
613                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
614                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
615         }
616         return 0;
617 }
618 #undef MB_CHECK_ASSERT
619 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
620                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
621 #else
622 #define mb_check_buddy(e4b)
623 #endif
624
625 /* FIXME!! need more doc */
626 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
627                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
628                                         struct ext4_group_info *grp)
629 {
630         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
631         ext4_grpblk_t min;
632         ext4_grpblk_t max;
633         ext4_grpblk_t chunk;
634         unsigned short border;
635
636         BUG_ON(len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb));
637
638         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
639
640         while (len > 0) {
641                 /* find how many blocks can be covered since this position */
642                 max = ffs(first | border) - 1;
643
644                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
645                 min = fls(len) - 1;
646
647                 if (max < min)
648                         min = max;
649                 chunk = 1 << min;
650
651                 /* mark multiblock chunks only */
652                 grp->bb_counters[min]++;
653                 if (min > 0)
654                         mb_clear_bit(first >> min,
655                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
656
657                 len -= chunk;
658                 first += chunk;
659         }
660 }
661
662 /*
663  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
664  * group.
665  */
666 static void
667 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
668 {
669         int i;
670         int bits;
671
672         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
673
674         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
675         for (i = bits; i >= 0; i--) {
676                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
677                         grp->bb_largest_free_order = i;
678                         break;
679                 }
680         }
681 }
682
683 static noinline_for_stack
684 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
685                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
686 {
687         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
688         ext4_grpblk_t max = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
689         ext4_grpblk_t i = 0;
690         ext4_grpblk_t first;
691         ext4_grpblk_t len;
692         unsigned free = 0;
693         unsigned fragments = 0;
694         unsigned long long period = get_cycles();
695
696         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
697          * of on-disk bitmap and preallocations */
698         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
699         grp->bb_first_free = i;
700         while (i < max) {
701                 fragments++;
702                 first = i;
703                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
704                 len = i - first;
705                 free += len;
706                 if (len > 1)
707                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
708                 else
709                         grp->bb_counters[0]++;
710                 if (i < max)
711                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
712         }
713         grp->bb_fragments = fragments;
714
715         if (free != grp->bb_free) {
716                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
717                                       "%u blocks in bitmap, %u in gd",
718                                       free, grp->bb_free);
719                 /*
720                  * If we intent to continue, we consider group descritor
721                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
722                  */
723                 grp->bb_free = free;
724         }
725         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
726
727         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
728
729         period = get_cycles() - period;
730         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
731         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
732         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
733         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
734 }
735
736 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
737  * for convenience. The information regarding each group
738  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
739  * block bitmap and buddy information. The information are
740  * stored in the inode as
741  *
742  * {                        page                        }
743  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
744  *
745  *
746  * one block each for bitmap and buddy information.
747  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
748  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
749  * So it can have information regarding groups_per_page which
750  * is blocks_per_page/2
751  *
752  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
753  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
754  */
755
756 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
757 {
758         ext4_group_t ngroups;
759         int blocksize;
760         int blocks_per_page;
761         int groups_per_page;
762         int err = 0;
763         int i;
764         ext4_group_t first_group;
765         int first_block;
766         struct super_block *sb;
767         struct buffer_head *bhs;
768         struct buffer_head **bh;
769         struct inode *inode;
770         char *data;
771         char *bitmap;
772
773         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
774
775         inode = page->mapping->host;
776         sb = inode->i_sb;
777         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
778         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
779         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
780
781         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
782         if (groups_per_page == 0)
783                 groups_per_page = 1;
784
785         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
786         if (groups_per_page > 1) {
787                 err = -ENOMEM;
788                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
789                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
790                 if (bh == NULL)
791                         goto out;
792         } else
793                 bh = &bhs;
794
795         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
796
797         /* read all groups the page covers into the cache */
798         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
799                 struct ext4_group_desc *desc;
800
801                 if (first_group + i >= ngroups)
802                         break;
803
804                 err = -EIO;
805                 desc = ext4_get_group_desc(sb, first_group + i, NULL);
806                 if (desc == NULL)
807                         goto out;
808
809                 err = -ENOMEM;
810                 bh[i] = sb_getblk(sb, ext4_block_bitmap(sb, desc));
811                 if (bh[i] == NULL)
812                         goto out;
813
814                 if (bitmap_uptodate(bh[i]))
815                         continue;
816
817                 lock_buffer(bh[i]);
818                 if (bitmap_uptodate(bh[i])) {
819                         unlock_buffer(bh[i]);
820                         continue;
821                 }
822                 ext4_lock_group(sb, first_group + i);
823                 if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
824                         ext4_init_block_bitmap(sb, bh[i],
825                                                 first_group + i, desc);
826                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
827                         set_buffer_uptodate(bh[i]);
828                         ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
829                         unlock_buffer(bh[i]);
830                         continue;
831                 }
832                 ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
833                 if (buffer_uptodate(bh[i])) {
834                         /*
835                          * if not uninit if bh is uptodate,
836                          * bitmap is also uptodate
837                          */
838                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
839                         unlock_buffer(bh[i]);
840                         continue;
841                 }
842                 get_bh(bh[i]);
843                 /*
844                  * submit the buffer_head for read. We can
845                  * safely mark the bitmap as uptodate now.
846                  * We do it here so the bitmap uptodate bit
847                  * get set with buffer lock held.
848                  */
849                 set_bitmap_uptodate(bh[i]);
850                 bh[i]->b_end_io = end_buffer_read_sync;
851                 submit_bh(READ, bh[i]);
852                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", first_group + i);
853         }
854
855         /* wait for I/O completion */
856         for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
857                 wait_on_buffer(bh[i]);
858
859         err = -EIO;
860         for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
861                 if (!buffer_uptodate(bh[i]))
862                         goto out;
863
864         err = 0;
865         first_block = page->index * blocks_per_page;
866         /* init the page  */
867         memset(page_address(page), 0xff, PAGE_CACHE_SIZE);
868         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
869                 int group;
870                 struct ext4_group_info *grinfo;
871
872                 group = (first_block + i) >> 1;
873                 if (group >= ngroups)
874                         break;
875
876                 /*
877                  * data carry information regarding this
878                  * particular group in the format specified
879                  * above
880                  *
881                  */
882                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
883                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
884
885                 /*
886                  * We place the buddy block and bitmap block
887                  * close together
888                  */
889                 if ((first_block + i) & 1) {
890                         /* this is block of buddy */
891                         BUG_ON(incore == NULL);
892                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
893                                 group, page->index, i * blocksize);
894                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
895                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
896                         grinfo->bb_fragments = 0;
897                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
898                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
899                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
900                         /*
901                          * incore got set to the group block bitmap below
902                          */
903                         ext4_lock_group(sb, group);
904                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
905                         ext4_unlock_group(sb, group);
906                         incore = NULL;
907                 } else {
908                         /* this is block of bitmap */
909                         BUG_ON(incore != NULL);
910                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
911                                 group, page->index, i * blocksize);
912                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
913
914                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
915                         ext4_lock_group(sb, group);
916                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
917
918                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
919                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
920                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
921                         ext4_unlock_group(sb, group);
922
923                         /* set incore so that the buddy information can be
924                          * generated using this
925                          */
926                         incore = data;
927                 }
928         }
929         SetPageUptodate(page);
930
931 out:
932         if (bh) {
933                 for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
934                         brelse(bh[i]);
935                 if (bh != &bhs)
936                         kfree(bh);
937         }
938         return err;
939 }
940
941 /*
942  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
943  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
944  * calling this routine!
945  */
946 static noinline_for_stack
947 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
948 {
949
950         int ret = 0;
951         void *bitmap;
952         int blocks_per_page;
953         int block, pnum, poff;
954         int num_grp_locked = 0;
955         struct ext4_group_info *this_grp;
956         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
957         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
958         struct page *page = NULL, *bitmap_page = NULL;
959
960         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
961         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
962         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
963         /*
964          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
965          * page which map to the group from which we are already
966          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
967          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
968          * would have taken the alloc_sem lock.
969          */
970         num_grp_locked =  ext4_mb_get_buddy_cache_lock(sb, group);
971         if (!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
972                 /*
973                  * somebody initialized the group
974                  * return without doing anything
975                  */
976                 ret = 0;
977                 goto err;
978         }
979         /*
980          * the buddy cache inode stores the block bitmap
981          * and buddy information in consecutive blocks.
982          * So for each group we need two blocks.
983          */
984         block = group * 2;
985         pnum = block / blocks_per_page;
986         poff = block % blocks_per_page;
987         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
988         if (page) {
989                 BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
990                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
991                 if (ret) {
992                         unlock_page(page);
993                         goto err;
994                 }
995                 unlock_page(page);
996         }
997         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
998                 ret = -EIO;
999                 goto err;
1000         }
1001         mark_page_accessed(page);
1002         bitmap_page = page;
1003         bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1004
1005         /* init buddy cache */
1006         block++;
1007         pnum = block / blocks_per_page;
1008         poff = block % blocks_per_page;
1009         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1010         if (page == bitmap_page) {
1011                 /*
1012                  * If both the bitmap and buddy are in
1013                  * the same page we don't need to force
1014                  * init the buddy
1015                  */
1016                 unlock_page(page);
1017         } else if (page) {
1018                 BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1019                 ret = ext4_mb_init_cache(page, bitmap);
1020                 if (ret) {
1021                         unlock_page(page);
1022                         goto err;
1023                 }
1024                 unlock_page(page);
1025         }
1026         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1027                 ret = -EIO;
1028                 goto err;
1029         }
1030         mark_page_accessed(page);
1031 err:
1032         ext4_mb_put_buddy_cache_lock(sb, group, num_grp_locked);
1033         if (bitmap_page)
1034                 page_cache_release(bitmap_page);
1035         if (page)
1036                 page_cache_release(page);
1037         return ret;
1038 }
1039
1040 /*
1041  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1042  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1043  * calling this routine!
1044  */
1045 static noinline_for_stack int
1046 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1047                                         struct ext4_buddy *e4b)
1048 {
1049         int blocks_per_page;
1050         int block;
1051         int pnum;
1052         int poff;
1053         struct page *page;
1054         int ret;
1055         struct ext4_group_info *grp;
1056         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1057         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1058
1059         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1060
1061         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1062         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1063
1064         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1065         e4b->bd_info = ext4_get_group_info(sb, group);
1066         e4b->bd_sb = sb;
1067         e4b->bd_group = group;
1068         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1069         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1070         e4b->alloc_semp = &grp->alloc_sem;
1071
1072         /* Take the read lock on the group alloc
1073          * sem. This would make sure a parallel
1074          * ext4_mb_init_group happening on other
1075          * groups mapped by the page is blocked
1076          * till we are done with allocation
1077          */
1078 repeat_load_buddy:
1079         down_read(e4b->alloc_semp);
1080
1081         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1082                 /* we need to check for group need init flag
1083                  * with alloc_semp held so that we can be sure
1084                  * that new blocks didn't get added to the group
1085                  * when we are loading the buddy cache
1086                  */
1087                 up_read(e4b->alloc_semp);
1088                 /*
1089                  * we need full data about the group
1090                  * to make a good selection
1091                  */
1092                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1093                 if (ret)
1094                         return ret;
1095                 goto repeat_load_buddy;
1096         }
1097
1098         /*
1099          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1100          * and buddy information in consecutive blocks.
1101          * So for each group we need two blocks.
1102          */
1103         block = group * 2;
1104         pnum = block / blocks_per_page;
1105         poff = block % blocks_per_page;
1106
1107         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1108          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1109         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1110         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1111                 if (page)
1112                         /*
1113                          * drop the page reference and try
1114                          * to get the page with lock. If we
1115                          * are not uptodate that implies
1116                          * somebody just created the page but
1117                          * is yet to initialize the same. So
1118                          * wait for it to initialize.
1119                          */
1120                         page_cache_release(page);
1121                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1122                 if (page) {
1123                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1124                         if (!PageUptodate(page)) {
1125                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1126                                 if (ret) {
1127                                         unlock_page(page);
1128                                         goto err;
1129                                 }
1130                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1131                                                (poff * sb->s_blocksize));
1132                         }
1133                         unlock_page(page);
1134                 }
1135         }
1136         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1137                 ret = -EIO;
1138                 goto err;
1139         }
1140         e4b->bd_bitmap_page = page;
1141         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1142         mark_page_accessed(page);
1143
1144         block++;
1145         pnum = block / blocks_per_page;
1146         poff = block % blocks_per_page;
1147
1148         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1149         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1150                 if (page)
1151                         page_cache_release(page);
1152                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1153                 if (page) {
1154                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1155                         if (!PageUptodate(page)) {
1156                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1157                                 if (ret) {
1158                                         unlock_page(page);
1159                                         goto err;
1160                                 }
1161                         }
1162                         unlock_page(page);
1163                 }
1164         }
1165         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1166                 ret = -EIO;
1167                 goto err;
1168         }
1169         e4b->bd_buddy_page = page;
1170         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1171         mark_page_accessed(page);
1172
1173         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1174         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1175
1176         return 0;
1177
1178 err:
1179         if (e4b->bd_bitmap_page)
1180                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1181         if (e4b->bd_buddy_page)
1182                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1183         e4b->bd_buddy = NULL;
1184         e4b->bd_bitmap = NULL;
1185
1186         /* Done with the buddy cache */
1187         up_read(e4b->alloc_semp);
1188         return ret;
1189 }
1190
1191 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1192 {
1193         if (e4b->bd_bitmap_page)
1194                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1195         if (e4b->bd_buddy_page)
1196                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1197         /* Done with the buddy cache */
1198         if (e4b->alloc_semp)
1199                 up_read(e4b->alloc_semp);
1200 }
1201
1202
1203 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1204 {
1205         int order = 1;
1206         void *bb;
1207
1208         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
1209         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1210
1211         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b);
1212         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1213                 block = block >> 1;
1214                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1215                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1216                         return order;
1217                 }
1218                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1219                 order++;
1220         }
1221         return 0;
1222 }
1223
1224 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1225 {
1226         __u32 *addr;
1227
1228         len = cur + len;
1229         while (cur < len) {
1230                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1231                         /* fast path: clear whole word at once */
1232                         addr = bm + (cur >> 3);
1233                         *addr = 0;
1234                         cur += 32;
1235                         continue;
1236                 }
1237                 mb_clear_bit(cur, bm);
1238                 cur++;
1239         }
1240 }
1241
1242 static void mb_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1243 {
1244         __u32 *addr;
1245
1246         len = cur + len;
1247         while (cur < len) {
1248                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1249                         /* fast path: set whole word at once */
1250                         addr = bm + (cur >> 3);
1251                         *addr = 0xffffffff;
1252                         cur += 32;
1253                         continue;
1254                 }
1255                 mb_set_bit(cur, bm);
1256                 cur++;
1257         }
1258 }
1259
1260 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1261                           int first, int count)
1262 {
1263         int block = 0;
1264         int max = 0;
1265         int order;
1266         void *buddy;
1267         void *buddy2;
1268         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1269
1270         BUG_ON(first + count > (sb->s_blocksize << 3));
1271         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1272         mb_check_buddy(e4b);
1273         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1274
1275         e4b->bd_info->bb_free += count;
1276         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1277                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1278
1279         /* let's maintain fragments counter */
1280         if (first != 0)
1281                 block = !mb_test_bit(first - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1282         if (first + count < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1283                 max = !mb_test_bit(first + count, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1284         if (block && max)
1285                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1286         else if (!block && !max)
1287                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1288
1289         /* let's maintain buddy itself */
1290         while (count-- > 0) {
1291                 block = first++;
1292                 order = 0;
1293
1294                 if (!mb_test_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b))) {
1295                         ext4_fsblk_t blocknr;
1296
1297                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1298                         blocknr += block;
1299                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1300                                               inode ? inode->i_ino : 0,
1301                                               blocknr,
1302                                               "freeing already freed block "
1303                                               "(bit %u)", block);
1304                 }
1305                 mb_clear_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1306                 e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1307
1308                 /* start of the buddy */
1309                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1310
1311                 do {
1312                         block &= ~1UL;
1313                         if (mb_test_bit(block, buddy) ||
1314                                         mb_test_bit(block + 1, buddy))
1315                                 break;
1316
1317                         /* both the buddies are free, try to coalesce them */
1318                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order + 1, &max);
1319
1320                         if (!buddy2)
1321                                 break;
1322
1323                         if (order > 0) {
1324                                 /* for special purposes, we don't set
1325                                  * free bits in bitmap */
1326                                 mb_set_bit(block, buddy);
1327                                 mb_set_bit(block + 1, buddy);
1328                         }
1329                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1330                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1331
1332                         block = block >> 1;
1333                         order++;
1334                         e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1335
1336                         mb_clear_bit(block, buddy2);
1337                         buddy = buddy2;
1338                 } while (1);
1339         }
1340         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1341         mb_check_buddy(e4b);
1342 }
1343
1344 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int order, int block,
1345                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1346 {
1347         int next = block;
1348         int max;
1349         int ord;
1350         void *buddy;
1351
1352         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1353         BUG_ON(ex == NULL);
1354
1355         buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1356         BUG_ON(buddy == NULL);
1357         BUG_ON(block >= max);
1358         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1359                 ex->fe_len = 0;
1360                 ex->fe_start = 0;
1361                 ex->fe_group = 0;
1362                 return 0;
1363         }
1364
1365         /* FIXME dorp order completely ? */
1366         if (likely(order == 0)) {
1367                 /* find actual order */
1368                 order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1369                 block = block >> order;
1370         }
1371
1372         ex->fe_len = 1 << order;
1373         ex->fe_start = block << order;
1374         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1375
1376         /* calc difference from given start */
1377         next = next - ex->fe_start;
1378         ex->fe_len -= next;
1379         ex->fe_start += next;
1380
1381         while (needed > ex->fe_len &&
1382                (buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1383
1384                 if (block + 1 >= max)
1385                         break;
1386
1387                 next = (block + 1) * (1 << order);
1388                 if (mb_test_bit(next, EXT4_MB_BITMAP(e4b)))
1389                         break;
1390
1391                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1392
1393                 order = ord;
1394                 block = next >> order;
1395                 ex->fe_len += 1 << order;
1396         }
1397
1398         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1399         return ex->fe_len;
1400 }
1401
1402 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1403 {
1404         int ord;
1405         int mlen = 0;
1406         int max = 0;
1407         int cur;
1408         int start = ex->fe_start;
1409         int len = ex->fe_len;
1410         unsigned ret = 0;
1411         int len0 = len;
1412         void *buddy;
1413
1414         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1415         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1416         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1417         mb_check_buddy(e4b);
1418         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1419
1420         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1421         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1422                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1423
1424         /* let's maintain fragments counter */
1425         if (start != 0)
1426                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1427         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1428                 max = !mb_test_bit(start + len, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1429         if (mlen && max)
1430                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1431         else if (!mlen && !max)
1432                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1433
1434         /* let's maintain buddy itself */
1435         while (len) {
1436                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1437
1438                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1439                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1440                         mlen = 1 << ord;
1441                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1442                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1443                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1444                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1445                         start += mlen;
1446                         len -= mlen;
1447                         BUG_ON(len < 0);
1448                         continue;
1449                 }
1450
1451                 /* store for history */
1452                 if (ret == 0)
1453                         ret = len | (ord << 16);
1454
1455                 /* we have to split large buddy */
1456                 BUG_ON(ord <= 0);
1457                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1458                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1459                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1460
1461                 ord--;
1462                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1463                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1464                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1465                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1466                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1467                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1468         }
1469         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1470
1471         mb_set_bits(EXT4_MB_BITMAP(e4b), ex->fe_start, len0);
1472         mb_check_buddy(e4b);
1473
1474         return ret;
1475 }
1476
1477 /*
1478  * Must be called under group lock!
1479  */
1480 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1481                                         struct ext4_buddy *e4b)
1482 {
1483         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1484         int ret;
1485
1486         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1487         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1488
1489         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1490         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1491         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1492
1493         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1494          * allocated blocks for history */
1495         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1496
1497         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1498         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1499         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1500
1501         /*
1502          * take the page reference. We want the page to be pinned
1503          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1504          * group until we update the bitmap. That would mean we
1505          * double allocate blocks. The reference is dropped
1506          * in ext4_mb_release_context
1507          */
1508         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1509         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1510         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1511         get_page(ac->ac_buddy_page);
1512         /* on allocation we use ac to track the held semaphore */
1513         ac->alloc_semp =  e4b->alloc_semp;
1514         e4b->alloc_semp = NULL;
1515         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1516         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1517                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1518                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1519                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1520                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1521         }
1522 }
1523
1524 /*
1525  * regular allocator, for general purposes allocation
1526  */
1527
1528 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1529                                         struct ext4_buddy *e4b,
1530                                         int finish_group)
1531 {
1532         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1533         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1534         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1535         struct ext4_free_extent ex;
1536         int max;
1537
1538         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1539                 return;
1540         /*
1541          * We don't want to scan for a whole year
1542          */
1543         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1544                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1545                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1546                 return;
1547         }
1548
1549         /*
1550          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1551          */
1552         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1553                 return;
1554
1555         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1556                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1557                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1558                  * when it was found (within this lock-unlock
1559                  * period or not) */
1560                 max = mb_find_extent(e4b, 0, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1561                 if (max >= gex->fe_len) {
1562                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1563                         return;
1564                 }
1565         }
1566 }
1567
1568 /*
1569  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1570  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1571  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1572  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1573  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1574  * mballoc can't find good enough extent.
1575  *
1576  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1577  */
1578 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1579                                         struct ext4_free_extent *ex,
1580                                         struct ext4_buddy *e4b)
1581 {
1582         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1583         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1584
1585         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1586         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1587         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1588         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1589
1590         ac->ac_found++;
1591
1592         /*
1593          * The special case - take what you catch first
1594          */
1595         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1596                 *bex = *ex;
1597                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1598                 return;
1599         }
1600
1601         /*
1602          * Let's check whether the chuck is good enough
1603          */
1604         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1605                 *bex = *ex;
1606                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1607                 return;
1608         }
1609
1610         /*
1611          * If this is first found extent, just store it in the context
1612          */
1613         if (bex->fe_len == 0) {
1614                 *bex = *ex;
1615                 return;
1616         }
1617
1618         /*
1619          * If new found extent is better, store it in the context
1620          */
1621         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1622                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1623                  * larger than previous best one is better */
1624                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1625                         *bex = *ex;
1626         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1627                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1628                  * an extent that still satisfy the request, but is
1629                  * smaller than previous one */
1630                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1631                         *bex = *ex;
1632         }
1633
1634         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1635 }
1636
1637 static noinline_for_stack
1638 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1639                                         struct ext4_buddy *e4b)
1640 {
1641         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1642         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1643         int max;
1644         int err;
1645
1646         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1647         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1648         if (err)
1649                 return err;
1650
1651         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1652         max = mb_find_extent(e4b, 0, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1653
1654         if (max > 0) {
1655                 ac->ac_b_ex = ex;
1656                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1657         }
1658
1659         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1660         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1661
1662         return 0;
1663 }
1664
1665 static noinline_for_stack
1666 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1667                                 struct ext4_buddy *e4b)
1668 {
1669         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1670         int max;
1671         int err;
1672         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1673         struct ext4_free_extent ex;
1674
1675         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1676                 return 0;
1677
1678         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1679         if (err)
1680                 return err;
1681
1682         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1683         max = mb_find_extent(e4b, 0, ac->ac_g_ex.fe_start,
1684                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1685
1686         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1687                 ext4_fsblk_t start;
1688
1689                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1690                         ex.fe_start;
1691                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1692                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1693                         ac->ac_found++;
1694                         ac->ac_b_ex = ex;
1695                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1696                 }
1697         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1698                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1699                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1700                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1701                 ac->ac_found++;
1702                 ac->ac_b_ex = ex;
1703                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1704         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1705                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1706                  * number of blocks to an existing extent */
1707                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1708                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1709                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1710                 ac->ac_found++;
1711                 ac->ac_b_ex = ex;
1712                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1713         }
1714         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1715         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1716
1717         return 0;
1718 }
1719
1720 /*
1721  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1722  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1723  */
1724 static noinline_for_stack
1725 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1726                                         struct ext4_buddy *e4b)
1727 {
1728         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1729         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1730         void *buddy;
1731         int i;
1732         int k;
1733         int max;
1734
1735         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1736         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1737                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1738                         continue;
1739
1740                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1741                 BUG_ON(buddy == NULL);
1742
1743                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1744                 BUG_ON(k >= max);
1745
1746                 ac->ac_found++;
1747
1748                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1749                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1750                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1751
1752                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1753
1754                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1755
1756                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1757                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1758
1759                 break;
1760         }
1761 }
1762
1763 /*
1764  * The routine scans the group and measures all found extents.
1765  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1766  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1767  */
1768 static noinline_for_stack
1769 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1770                                         struct ext4_buddy *e4b)
1771 {
1772         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1773         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1774         struct ext4_free_extent ex;
1775         int i;
1776         int free;
1777
1778         free = e4b->bd_info->bb_free;
1779         BUG_ON(free <= 0);
1780
1781         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1782
1783         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1784                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1785                                                 EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb), i);
1786                 if (i >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1787                         /*
1788                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1789                          * free blocks even though group info says we
1790                          * we have free blocks
1791                          */
1792                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1793                                         "%d free blocks as per "
1794                                         "group info. But bitmap says 0",
1795                                         free);
1796                         break;
1797                 }
1798
1799                 mb_find_extent(e4b, 0, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1800                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1801                 if (free < ex.fe_len) {
1802                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1803                                         "%d free blocks as per "
1804                                         "group info. But got %d blocks",
1805                                         free, ex.fe_len);
1806                         /*
1807                          * The number of free blocks differs. This mostly
1808                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1809                          * without claiming the space.
1810                          */
1811                         break;
1812                 }
1813
1814                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1815
1816                 i += ex.fe_len;
1817                 free -= ex.fe_len;
1818         }
1819
1820         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1821 }
1822
1823 /*
1824  * This is a special case for storages like raid5
1825  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1826  */
1827 static noinline_for_stack
1828 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1829                                  struct ext4_buddy *e4b)
1830 {
1831         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1832         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1833         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1834         struct ext4_free_extent ex;
1835         ext4_fsblk_t first_group_block;
1836         ext4_fsblk_t a;
1837         ext4_grpblk_t i;
1838         int max;
1839
1840         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1841
1842         /* find first stripe-aligned block in group */
1843         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1844
1845         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1846         do_div(a, sbi->s_stripe);
1847         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1848
1849         while (i < EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1850                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1851                         max = mb_find_extent(e4b, 0, i, sbi->s_stripe, &ex);
1852                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1853                                 ac->ac_found++;
1854                                 ac->ac_b_ex = ex;
1855                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1856                                 break;
1857                         }
1858                 }
1859                 i += sbi->s_stripe;
1860         }
1861 }
1862
1863 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1864 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1865                                 ext4_group_t group, int cr)
1866 {
1867         unsigned free, fragments;
1868         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1869         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1870
1871         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1872
1873         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1874         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1875                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1876                 if (ret)
1877                         return 0;
1878         }
1879
1880         free = grp->bb_free;
1881         fragments = grp->bb_fragments;
1882         if (free == 0)
1883                 return 0;
1884         if (fragments == 0)
1885                 return 0;
1886
1887         switch (cr) {
1888         case 0:
1889                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
1890
1891                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
1892                         return 0;
1893
1894                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1895                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1896                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1897                     ((group % flex_size) == 0))
1898                         return 0;
1899
1900                 return 1;
1901         case 1:
1902                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1903                         return 1;
1904                 break;
1905         case 2:
1906                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1907                         return 1;
1908                 break;
1909         case 3:
1910                 return 1;
1911         default:
1912                 BUG();
1913         }
1914
1915         return 0;
1916 }
1917
1918 /*
1919  * lock the group_info alloc_sem of all the groups
1920  * belonging to the same buddy cache page. This
1921  * make sure other parallel operation on the buddy
1922  * cache doesn't happen  whild holding the buddy cache
1923  * lock
1924  */
1925 int ext4_mb_get_buddy_cache_lock(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1926 {
1927         int i;
1928         int block, pnum;
1929         int blocks_per_page;
1930         int groups_per_page;
1931         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1932         ext4_group_t first_group;
1933         struct ext4_group_info *grp;
1934
1935         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1936         /*
1937          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1938          * and buddy information in consecutive blocks.
1939          * So for each group we need two blocks.
1940          */
1941         block = group * 2;
1942         pnum = block / blocks_per_page;
1943         first_group = pnum * blocks_per_page / 2;
1944
1945         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
1946         if (groups_per_page == 0)
1947                 groups_per_page = 1;
1948         /* read all groups the page covers into the cache */
1949         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
1950
1951                 if ((first_group + i) >= ngroups)
1952                         break;
1953                 grp = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
1954                 /* take all groups write allocation
1955                  * semaphore. This make sure there is
1956                  * no block allocation going on in any
1957                  * of that groups
1958                  */
1959                 down_write_nested(&grp->alloc_sem, i);
1960         }
1961         return i;
1962 }
1963
1964 void ext4_mb_put_buddy_cache_lock(struct super_block *sb,
1965                                         ext4_group_t group, int locked_group)
1966 {
1967         int i;
1968         int block, pnum;
1969         int blocks_per_page;
1970         ext4_group_t first_group;
1971         struct ext4_group_info *grp;
1972
1973         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1974         /*
1975          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1976          * and buddy information in consecutive blocks.
1977          * So for each group we need two blocks.
1978          */
1979         block = group * 2;
1980         pnum = block / blocks_per_page;
1981         first_group = pnum * blocks_per_page / 2;
1982         /* release locks on all the groups */
1983         for (i = 0; i < locked_group; i++) {
1984
1985                 grp = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
1986                 /* take all groups write allocation
1987                  * semaphore. This make sure there is
1988                  * no block allocation going on in any
1989                  * of that groups
1990                  */
1991                 up_write(&grp->alloc_sem);
1992         }
1993
1994 }
1995
1996 static noinline_for_stack int
1997 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
1998 {
1999         ext4_group_t ngroups, group, i;
2000         int cr;
2001         int err = 0;
2002         struct ext4_sb_info *sbi;
2003         struct super_block *sb;
2004         struct ext4_buddy e4b;
2005
2006         sb = ac->ac_sb;
2007         sbi = EXT4_SB(sb);
2008         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2009         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2010         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2011                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2012
2013         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2014
2015         /* first, try the goal */
2016         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2017         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2018                 goto out;
2019
2020         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2021                 goto out;
2022
2023         /*
2024          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2025          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2026          * try exact allocation using buddy.
2027          */
2028         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2029         ac->ac_2order = 0;
2030         /*
2031          * We search using buddy data only if the order of the request
2032          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2033          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2034          */
2035         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2036                 /*
2037                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2038                  */
2039                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2040                         ac->ac_2order = i - 1;
2041         }
2042
2043         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2044         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2045                 /* TBD: may be hot point */
2046                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2047                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2048                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2049                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2050         }
2051
2052         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2053         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2054         /*
2055          * cr == 0 try to get exact allocation,
2056          * cr == 3  try to get anything
2057          */
2058 repeat:
2059         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2060                 ac->ac_criteria = cr;
2061                 /*
2062                  * searching for the right group start
2063                  * from the goal value specified
2064                  */
2065                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2066
2067                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2068                         if (group == ngroups)
2069                                 group = 0;
2070
2071                         /* This now checks without needing the buddy page */
2072                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2073                                 continue;
2074
2075                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2076                         if (err)
2077                                 goto out;
2078
2079                         ext4_lock_group(sb, group);
2080
2081                         /*
2082                          * We need to check again after locking the
2083                          * block group
2084                          */
2085                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2086                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2087                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2088                                 continue;
2089                         }
2090
2091                         ac->ac_groups_scanned++;
2092                         if (cr == 0)
2093                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2094                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2095                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2096                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2097                         else
2098                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2099
2100                         ext4_unlock_group(sb, group);
2101                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2102
2103                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2104                                 break;
2105                 }
2106         }
2107
2108         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2109             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2110                 /*
2111                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2112                  * the best chunk we've found so far
2113                  */
2114
2115                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2116                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2117                         /*
2118                          * Someone more lucky has already allocated it.
2119                          * The only thing we can do is just take first
2120                          * found block(s)
2121                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2122                          */
2123                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2124                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2125                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2126                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2127                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2128                         cr = 3;
2129                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2130                         goto repeat;
2131                 }
2132         }
2133 out:
2134         return err;
2135 }
2136
2137 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2138 {
2139         struct super_block *sb = seq->private;
2140         ext4_group_t group;
2141
2142         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2143                 return NULL;
2144         group = *pos + 1;
2145         return (void *) ((unsigned long) group);
2146 }
2147
2148 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2149 {
2150         struct super_block *sb = seq->private;
2151         ext4_group_t group;
2152
2153         ++*pos;
2154         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2155                 return NULL;
2156         group = *pos + 1;
2157         return (void *) ((unsigned long) group);
2158 }
2159
2160 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2161 {
2162         struct super_block *sb = seq->private;
2163         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2164         int i;
2165         int err;
2166         struct ext4_buddy e4b;
2167         struct sg {
2168                 struct ext4_group_info info;
2169                 ext4_grpblk_t counters[16];
2170         } sg;
2171
2172         group--;
2173         if (group == 0)
2174                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2175                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2176                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2177                            "group", "free", "frags", "first",
2178                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2179                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2180
2181         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2182                 sizeof(struct ext4_group_info);
2183         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2184         if (err) {
2185                 seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2186                 return 0;
2187         }
2188         ext4_lock_group(sb, group);
2189         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2190         ext4_unlock_group(sb, group);
2191         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2192
2193         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2194                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2195         for (i = 0; i <= 13; i++)
2196                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2197                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2198         seq_printf(seq, " ]\n");
2199
2200         return 0;
2201 }
2202
2203 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2204 {
2205 }
2206
2207 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2208         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2209         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2210         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2211         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2212 };
2213
2214 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2215 {
2216         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2217         int rc;
2218
2219         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2220         if (rc == 0) {
2221                 struct seq_file *m = file->private_data;
2222                 m->private = sb;
2223         }
2224         return rc;
2225
2226 }
2227
2228 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2229         .owner          = THIS_MODULE,
2230         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2231         .read           = seq_read,
2232         .llseek         = seq_lseek,
2233         .release        = seq_release,
2234 };
2235
2236
2237 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2238 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2239                           struct ext4_group_desc *desc)
2240 {
2241         int i, len;
2242         int metalen = 0;
2243         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2244         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2245
2246         /*
2247          * First check if this group is the first of a reserved block.
2248          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2249          * to ext4_group_info structures
2250          */
2251         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2252                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2253                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2254                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2255                 if (meta_group_info == NULL) {
2256                         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate mem for a "
2257                                "buddy group\n");
2258                         goto exit_meta_group_info;
2259                 }
2260                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2261                         meta_group_info;
2262         }
2263
2264         /*
2265          * calculate needed size. if change bb_counters size,
2266          * don't forget about ext4_mb_generate_buddy()
2267          */
2268         len = offsetof(typeof(**meta_group_info),
2269                        bb_counters[sb->s_blocksize_bits + 2]);
2270
2271         meta_group_info =
2272                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2273         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2274
2275         meta_group_info[i] = kzalloc(len, GFP_KERNEL);
2276         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2277                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy mem\n");
2278                 goto exit_group_info;
2279         }
2280         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2281                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2282
2283         /*
2284          * initialize bb_free to be able to skip
2285          * empty groups without initialization
2286          */
2287         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2288                 meta_group_info[i]->bb_free =
2289                         ext4_free_blocks_after_init(sb, group, desc);
2290         } else {
2291                 meta_group_info[i]->bb_free =
2292                         ext4_free_blks_count(sb, desc);
2293         }
2294
2295         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2296         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2297         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2298         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2299
2300 #ifdef DOUBLE_CHECK
2301         {
2302                 struct buffer_head *bh;
2303                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2304                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2305                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2306                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2307                 BUG_ON(bh == NULL);
2308                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2309                         sb->s_blocksize);
2310                 put_bh(bh);
2311         }
2312 #endif
2313
2314         return 0;
2315
2316 exit_group_info:
2317         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2318         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0)
2319                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2320 exit_meta_group_info:
2321         return -ENOMEM;
2322 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2323
2324 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2325 {
2326         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2327         ext4_group_t i;
2328         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2329         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
2330         int num_meta_group_infos;
2331         int num_meta_group_infos_max;
2332         int array_size;
2333         struct ext4_group_desc *desc;
2334
2335         /* This is the number of blocks used by GDT */
2336         num_meta_group_infos = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) -
2337                                 1) >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2338
2339         /*
2340          * This is the total number of blocks used by GDT including
2341          * the number of reserved blocks for GDT.
2342          * The s_group_info array is allocated with this value
2343          * to allow a clean online resize without a complex
2344          * manipulation of pointer.
2345          * The drawback is the unused memory when no resize
2346          * occurs but it's very low in terms of pages
2347          * (see comments below)
2348          * Need to handle this properly when META_BG resizing is allowed
2349          */
2350         num_meta_group_infos_max = num_meta_group_infos +
2351                                 le16_to_cpu(es->s_reserved_gdt_blocks);
2352
2353         /*
2354          * array_size is the size of s_group_info array. We round it
2355          * to the next power of two because this approximation is done
2356          * internally by kmalloc so we can have some more memory
2357          * for free here (e.g. may be used for META_BG resize).
2358          */
2359         array_size = 1;
2360         while (array_size < sizeof(*sbi->s_group_info) *
2361                num_meta_group_infos_max)
2362                 array_size = array_size << 1;
2363         /* An 8TB filesystem with 64-bit pointers requires a 4096 byte
2364          * kmalloc. A 128kb malloc should suffice for a 256TB filesystem.
2365          * So a two level scheme suffices for now. */
2366         sbi->s_group_info = kmalloc(array_size, GFP_KERNEL);
2367         if (sbi->s_group_info == NULL) {
2368                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy meta group\n");
2369                 return -ENOMEM;
2370         }
2371         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2372         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2373                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't get new inode\n");
2374                 goto err_freesgi;
2375         }
2376         sbi->s_buddy_cache->i_ino = get_next_ino();
2377         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2378         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2379                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2380                 if (desc == NULL) {
2381                         printk(KERN_ERR
2382                                 "EXT4-fs: can't read descriptor %u\n", i);
2383                         goto err_freebuddy;
2384                 }
2385                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2386                         goto err_freebuddy;
2387         }
2388
2389         return 0;
2390
2391 err_freebuddy:
2392         while (i-- > 0)
2393                 kfree(ext4_get_group_info(sb, i));
2394         i = num_meta_group_infos;
2395         while (i-- > 0)
2396                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2397         iput(sbi->s_buddy_cache);
2398 err_freesgi:
2399         kfree(sbi->s_group_info);
2400         return -ENOMEM;
2401 }
2402
2403 int ext4_mb_init(struct super_block *sb, int needs_recovery)
2404 {
2405         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2406         unsigned i, j;
2407         unsigned offset;
2408         unsigned max;
2409         int ret;
2410
2411         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2412
2413         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2414         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2415                 return -ENOMEM;
2416         }
2417
2418         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2419         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2420         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2421                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2422                 return -ENOMEM;
2423         }
2424
2425         /* order 0 is regular bitmap */
2426         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2427         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2428
2429         i = 1;
2430         offset = 0;
2431         max = sb->s_blocksize << 2;
2432         do {
2433                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2434                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2435                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2436                 max = max >> 1;
2437                 i++;
2438         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2439
2440         /* init file for buddy data */
2441         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2442         if (ret != 0) {
2443                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2444                 kfree(sbi->s_mb_maxs);
2445                 return ret;
2446         }
2447
2448         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2449         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2450
2451         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2452         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2453         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2454         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2455         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2456         sbi->s_mb_group_prealloc = MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC;
2457
2458         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2459         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2460                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2461                 kfree(sbi->s_mb_maxs);
2462                 return -ENOMEM;
2463         }
2464         for_each_possible_cpu(i) {
2465                 struct ext4_locality_group *lg;
2466                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2467                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2468                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2469                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2470                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2471         }
2472
2473         if (sbi->s_proc)
2474                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2475                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2476
2477         if (sbi->s_journal)
2478                 sbi->s_journal->j_commit_callback = release_blocks_on_commit;
2479         return 0;
2480 }
2481
2482 /* need to called with the ext4 group lock held */
2483 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2484 {
2485         struct ext4_prealloc_space *pa;
2486         struct list_head *cur, *tmp;
2487         int count = 0;
2488
2489         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2490                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2491                 list_del(&pa->pa_group_list);
2492                 count++;
2493                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2494         }
2495         if (count)
2496                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2497
2498 }
2499
2500 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2501 {
2502         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2503         ext4_group_t i;
2504         int num_meta_group_infos;
2505         struct ext4_group_info *grinfo;
2506         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2507
2508         if (sbi->s_group_info) {
2509                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2510                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2511 #ifdef DOUBLE_CHECK
2512                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2513 #endif
2514                         ext4_lock_group(sb, i);
2515                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2516                         ext4_unlock_group(sb, i);
2517                         kfree(grinfo);
2518                 }
2519                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2520                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2521                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2522                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2523                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2524                 kfree(sbi->s_group_info);
2525         }
2526         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2527         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2528         if (sbi->s_buddy_cache)
2529                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2530         if (sbi->s_mb_stats) {
2531                 printk(KERN_INFO
2532                        "EXT4-fs: mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)\n",
2533                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2534                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2535                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2536                 printk(KERN_INFO
2537                       "EXT4-fs: mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2538                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost\n",
2539                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2540                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2541                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2542                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2543                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2544                 printk(KERN_INFO
2545                        "EXT4-fs: mballoc: %lu generated and it took %Lu\n",
2546                                 sbi->s_mb_buddies_generated++,
2547                                 sbi->s_mb_generation_time);
2548                 printk(KERN_INFO
2549                        "EXT4-fs: mballoc: %u preallocated, %u discarded\n",
2550                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2551                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2552         }
2553
2554         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2555         if (sbi->s_proc)
2556                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2557
2558         return 0;
2559 }
2560
2561 static inline void ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2562                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t block, int count)
2563 {
2564         int ret;
2565         ext4_fsblk_t discard_block;
2566
2567         discard_block = block + ext4_group_first_block_no(sb, block_group);
2568         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2569                         (unsigned long long) discard_block, count);
2570         ret = sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2571         if (ret == EOPNOTSUPP) {
2572                 ext4_warning(sb, "discard not supported, disabling");
2573                 clear_opt(EXT4_SB(sb)->s_mount_opt, DISCARD);
2574         }
2575 }
2576
2577 /*
2578  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2579  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2580  */
2581 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn)
2582 {
2583         struct super_block *sb = journal->j_private;
2584         struct ext4_buddy e4b;
2585         struct ext4_group_info *db;
2586         int err, count = 0, count2 = 0;
2587         struct ext4_free_data *entry;
2588         struct list_head *l, *ltmp;
2589
2590         list_for_each_safe(l, ltmp, &txn->t_private_list) {
2591                 entry = list_entry(l, struct ext4_free_data, list);
2592
2593                 mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2594                          entry->count, entry->group, entry);
2595
2596                 if (test_opt(sb, DISCARD))
2597                         ext4_issue_discard(sb, entry->group,
2598                                         entry->start_blk, entry->count);
2599
2600                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->group, &e4b);
2601                 /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2602                 BUG_ON(err != 0);
2603
2604                 db = e4b.bd_info;
2605                 /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2606                 count += entry->count;
2607                 count2++;
2608                 ext4_lock_group(sb, entry->group);
2609                 /* Take it out of per group rb tree */
2610                 rb_erase(&entry->node, &(db->bb_free_root));
2611                 mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->start_blk, entry->count);
2612
2613                 if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2614                         /* No more items in the per group rb tree
2615                          * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2616                          */
2617                         page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2618                         page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2619                 }
2620                 ext4_unlock_group(sb, entry->group);
2621                 kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
2622                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2623         }
2624
2625         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2626 }
2627
2628 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2629 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2630
2631 static struct dentry *debugfs_dir;
2632 static struct dentry *debugfs_debug;
2633
2634 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2635 {
2636         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2637         if (debugfs_dir)
2638                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2639                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2640                                                   debugfs_dir,
2641                                                   &mb_enable_debug);
2642 }
2643
2644 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2645 {
2646         debugfs_remove(debugfs_debug);
2647         debugfs_remove(debugfs_dir);
2648 }
2649
2650 #else
2651
2652 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2653 {
2654 }
2655
2656 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2657 {
2658 }
2659
2660 #endif
2661
2662 int __init init_ext4_mballoc(void)
2663 {
2664         ext4_pspace_cachep =
2665                 kmem_cache_create("ext4_prealloc_space",
2666                                      sizeof(struct ext4_prealloc_space),
2667                                      0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT, NULL);
2668         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2669                 return -ENOMEM;
2670
2671         ext4_ac_cachep =
2672                 kmem_cache_create("ext4_alloc_context",
2673                                      sizeof(struct ext4_allocation_context),
2674                                      0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT, NULL);
2675         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2676                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2677                 return -ENOMEM;
2678         }
2679
2680         ext4_free_ext_cachep =
2681                 kmem_cache_create("ext4_free_block_extents",
2682                                      sizeof(struct ext4_free_data),
2683                                      0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT, NULL);
2684         if (ext4_free_ext_cachep == NULL) {
2685                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2686                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2687                 return -ENOMEM;
2688         }
2689         ext4_create_debugfs_entry();
2690         return 0;
2691 }
2692
2693 void exit_ext4_mballoc(void)
2694 {
2695         /*
2696          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2697          * before destroying the slab cache.
2698          */
2699         rcu_barrier();
2700         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2701         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2702         kmem_cache_destroy(ext4_free_ext_cachep);
2703         ext4_remove_debugfs_entry();
2704 }
2705
2706
2707 /*
2708  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2709  * Returns 0 if success or error code
2710  */
2711 static noinline_for_stack int
2712 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2713                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_blks)
2714 {
2715         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2716         struct ext4_group_desc *gdp;
2717         struct buffer_head *gdp_bh;
2718         struct ext4_sb_info *sbi;
2719         struct super_block *sb;
2720         ext4_fsblk_t block;
2721         int err, len;
2722
2723         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2724         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2725
2726         sb = ac->ac_sb;
2727         sbi = EXT4_SB(sb);
2728
2729         err = -EIO;
2730         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2731         if (!bitmap_bh)
2732                 goto out_err;
2733
2734         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2735         if (err)
2736                 goto out_err;
2737
2738         err = -EIO;
2739         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2740         if (!gdp)
2741                 goto out_err;
2742
2743         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2744                         ext4_free_blks_count(sb, gdp));
2745
2746         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2747         if (err)
2748                 goto out_err;
2749
2750         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2751
2752         len = ac->ac_b_ex.fe_len;
2753         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2754                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2755                            "fs metadata\n", block, block+len);
2756                 /* File system mounted not to panic on error
2757                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2758                  * We leak some of the blocks here.
2759                  */
2760                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2761                 mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2762                             ac->ac_b_ex.fe_len);
2763                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2764                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2765                 if (!err)
2766                         err = -EAGAIN;
2767                 goto out_err;
2768         }
2769
2770         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2771 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2772         {
2773                 int i;
2774                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2775                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2776                                                 bitmap_bh->b_data));
2777                 }
2778         }
2779 #endif
2780         mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,ac->ac_b_ex.fe_len);
2781         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2782                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2783                 ext4_free_blks_set(sb, gdp,
2784                                         ext4_free_blocks_after_init(sb,
2785                                         ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2786         }
2787         len = ext4_free_blks_count(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2788         ext4_free_blks_set(sb, gdp, len);
2789         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2790
2791         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2792         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeblocks_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2793         /*
2794          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2795          */
2796         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2797                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2798                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter, reserv_blks);
2799
2800         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2801                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2802                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2803                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2804                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
2805         }
2806
2807         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2808         if (err)
2809                 goto out_err;
2810         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2811
2812 out_err:
2813         ext4_mark_super_dirty(sb);
2814         brelse(bitmap_bh);
2815         return err;
2816 }
2817
2818 /*
2819  * here we normalize request for locality group
2820  * Group request are normalized to s_strip size if we set the same via mount
2821  * option. If not we set it to s_mb_group_prealloc which can be configured via
2822  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2823  *
2824  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2825  */
2826 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2827 {
2828         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2829         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2830
2831         BUG_ON(lg == NULL);
2832         if (EXT4_SB(sb)->s_stripe)
2833                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_stripe;
2834         else
2835                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2836         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2837                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2838 }
2839
2840 /*
2841  * Normalization means making request better in terms of
2842  * size and alignment
2843  */
2844 static noinline_for_stack void
2845 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2846                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2847 {
2848         int bsbits, max;
2849         ext4_lblk_t end;
2850         loff_t size, orig_size, start_off;
2851         ext4_lblk_t start;
2852         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2853         struct ext4_prealloc_space *pa;
2854
2855         /* do normalize only data requests, metadata requests
2856            do not need preallocation */
2857         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2858                 return;
2859
2860         /* sometime caller may want exact blocks */
2861         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2862                 return;
2863
2864         /* caller may indicate that preallocation isn't
2865          * required (it's a tail, for example) */
2866         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2867                 return;
2868
2869         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2870                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2871                 return ;
2872         }
2873
2874         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2875
2876         /* first, let's learn actual file size
2877          * given current request is allocated */
2878         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
2879         size = size << bsbits;
2880         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2881                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2882         orig_size = size;
2883
2884         /* max size of free chunks */
2885         max = 2 << bsbits;
2886
2887 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2888                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2889
2890         /* first, try to predict filesize */
2891         /* XXX: should this table be tunable? */
2892         start_off = 0;
2893         if (size <= 16 * 1024) {
2894                 size = 16 * 1024;
2895         } else if (size <= 32 * 1024) {
2896                 size = 32 * 1024;
2897         } else if (size <= 64 * 1024) {
2898                 size = 64 * 1024;
2899         } else if (size <= 128 * 1024) {
2900                 size = 128 * 1024;
2901         } else if (size <= 256 * 1024) {
2902                 size = 256 * 1024;
2903         } else if (size <= 512 * 1024) {
2904                 size = 512 * 1024;
2905         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2906                 size = 1024 * 1024;
2907         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2908                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2909                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2910                 size = 2 * 1024 * 1024;
2911         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2912                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2913                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2914                 size = 4 * 1024 * 1024;
2915         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2916                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2917                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2918                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2919                 size = 8 * 1024 * 1024;
2920         } else {
2921                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2922                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2923         }
2924         size = size >> bsbits;
2925         start = start_off >> bsbits;
2926
2927         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
2928         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
2929                 size -= ar->lleft + 1 - start;
2930                 start = ar->lleft + 1;
2931         }
2932         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
2933                 size -= start + size - ar->lright;
2934
2935         end = start + size;
2936
2937         /* check we don't cross already preallocated blocks */
2938         rcu_read_lock();
2939         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2940                 ext4_lblk_t pa_end;
2941
2942                 if (pa->pa_deleted)
2943                         continue;
2944                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2945                 if (pa->pa_deleted) {
2946                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2947                         continue;
2948                 }
2949
2950                 pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
2951
2952                 /* PA must not overlap original request */
2953                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
2954                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
2955
2956                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
2957                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
2958                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2959                         continue;
2960                 }
2961                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
2962
2963                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
2964                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2965                         BUG_ON(pa_end < start);
2966                         start = pa_end;
2967                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2968                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
2969                         end = pa->pa_lstart;
2970                 }
2971                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
2972         }
2973         rcu_read_unlock();
2974         size = end - start;
2975
2976         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
2977         rcu_read_lock();
2978         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2979                 ext4_lblk_t pa_end;
2980                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2981                 if (pa->pa_deleted == 0) {
2982                         pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
2983                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
2984                 }
2985                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
2986         }
2987         rcu_read_unlock();
2988
2989         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
2990                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2991                 printk(KERN_ERR "start %lu, size %lu, fe_logical %lu\n",
2992                         (unsigned long) start, (unsigned long) size,
2993                         (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
2994         }
2995         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
2996                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
2997         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
2998
2999         /* now prepare goal request */
3000
3001         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3002          * placement or satisfy big request as is */
3003         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3004         ac->ac_g_ex.fe_len = size;
3005
3006         /* define goal start in order to merge */
3007         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3008                 /* merge to the right */
3009                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3010                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3011                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3012                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3013         }
3014         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3015                 /* merge to the left */
3016                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3017                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3018                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3019                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3020         }
3021
3022         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3023                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3024 }
3025
3026 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3027 {
3028         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3029
3030         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3031                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3032                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3033                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3034                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3035                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3036                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3037                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3038                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3039                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3040                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3041         }
3042
3043         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3044                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3045         else
3046                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3047 }
3048
3049 /*
3050  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3051  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3052  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3053  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3054  */
3055 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3056 {
3057         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3058         int len;
3059
3060         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
3061                 len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3062                 pa->pa_free += len;
3063         }
3064
3065 }
3066
3067 /*
3068  * use blocks preallocated to inode
3069  */
3070 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3071                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3072 {
3073         ext4_fsblk_t start;
3074         ext4_fsblk_t end;
3075         int len;
3076
3077         /* found preallocated blocks, use them */
3078         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3079         end = min(pa->pa_pstart + pa->pa_len, start + ac->ac_o_ex.fe_len);
3080         len = end - start;
3081         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3082                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3083         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3084         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3085         ac->ac_pa = pa;
3086
3087         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3088         BUG_ON(start + len > pa->pa_pstart + pa->pa_len);
3089         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3090         pa->pa_free -= len;
3091
3092         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3093 }
3094
3095 /*
3096  * use blocks preallocated to locality group
3097  */
3098 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3099                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3100 {
3101         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3102
3103         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3104                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3105                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3106         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3107         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3108         ac->ac_pa = pa;
3109
3110         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3111          * possible race when the group is being loaded concurrently
3112          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3113          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3114          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3115          */
3116         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3117 }
3118
3119 /*
3120  * Return the prealloc space that have minimal distance
3121  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3122  * space that is having currently known minimal distance
3123  * from the goal block.
3124  */
3125 static struct ext4_prealloc_space *
3126 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3127                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3128                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3129 {
3130         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3131
3132         if (cpa == NULL) {
3133                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3134                 return pa;
3135         }
3136         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3137         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3138
3139         if (cur_distance < new_distance)
3140                 return cpa;
3141
3142         /* drop the previous reference */
3143         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3144         atomic_inc(&pa->pa_count);
3145         return pa;
3146 }
3147
3148 /*
3149  * search goal blocks in preallocated space
3150  */
3151 static noinline_for_stack int
3152 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3153 {
3154         int order, i;
3155         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3156         struct ext4_locality_group *lg;
3157         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3158         ext4_fsblk_t goal_block;
3159
3160         /* only data can be preallocated */
3161         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3162                 return 0;
3163
3164         /* first, try per-file preallocation */
3165         rcu_read_lock();
3166         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3167
3168                 /* all fields in this condition don't change,
3169                  * so we can skip locking for them */
3170                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3171                         ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa->pa_lstart + pa->pa_len)
3172                         continue;
3173
3174                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3175                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3176                         pa->pa_pstart + pa->pa_len > EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS)
3177                         continue;
3178
3179                 /* found preallocated blocks, use them */
3180                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3181                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3182                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3183                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3184                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3185                         ac->ac_criteria = 10;
3186                         rcu_read_unlock();
3187                         return 1;
3188                 }
3189                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3190         }
3191         rcu_read_unlock();
3192
3193         /* can we use group allocation? */
3194         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3195                 return 0;
3196
3197         /* inode may have no locality group for some reason */
3198         lg = ac->ac_lg;
3199         if (lg == NULL)
3200                 return 0;
3201         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3202         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3203                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3204                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3205
3206         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3207         /*
3208          * search for the prealloc space that is having
3209          * minimal distance from the goal block.
3210          */
3211         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3212                 rcu_read_lock();
3213                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3214                                         pa_inode_list) {
3215                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3216                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3217                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3218
3219                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3220                                                                 pa, cpa);
3221                         }
3222                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3223                 }
3224                 rcu_read_unlock();
3225         }
3226         if (cpa) {
3227                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3228                 ac->ac_criteria = 20;
3229                 return 1;
3230         }
3231         return 0;
3232 }
3233
3234 /*
3235  * the function goes through all block freed in the group
3236  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3237  * buddy must be generated from this bitmap
3238  * Need to be called with the ext4 group lock held
3239  */
3240 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3241                                                 ext4_group_t group)
3242 {
3243         struct rb_node *n;
3244         struct ext4_group_info *grp;
3245         struct ext4_free_data *entry;
3246
3247         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3248         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3249
3250         while (n) {
3251                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, node);
3252                 mb_set_bits(bitmap, entry->start_blk, entry->count);
3253                 n = rb_next(n);
3254         }
3255         return;
3256 }
3257
3258 /*
3259  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3260  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3261  * Need to be called with ext4 group lock held
3262  */
3263 static noinline_for_stack
3264 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3265                                         ext4_group_t group)
3266 {
3267         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3268         struct ext4_prealloc_space *pa;
3269         struct list_head *cur;
3270         ext4_group_t groupnr;
3271         ext4_grpblk_t start;
3272         int preallocated = 0;
3273         int count = 0;
3274         int len;
3275
3276         /* all form of preallocation discards first load group,
3277          * so the only competing code is preallocation use.
3278          * we don't need any locking here
3279          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3280          * otherwise we could leave used blocks available for
3281          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3282          * is dropping preallocation
3283          */
3284         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3285                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3286                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3287                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3288                                              &groupnr, &start);
3289                 len = pa->pa_len;
3290                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3291                 if (unlikely(len == 0))
3292                         continue;
3293                 BUG_ON(groupnr != group);
3294                 mb_set_bits(bitmap, start, len);
3295                 preallocated += len;
3296                 count++;
3297         }
3298         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3299 }
3300
3301 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3302 {
3303         struct ext4_prealloc_space *pa;
3304         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3305         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3306 }
3307
3308 /*
3309  * drops a reference to preallocated space descriptor
3310  * if this was the last reference and the space is consumed
3311  */
3312 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3313                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3314 {
3315         ext4_group_t grp;
3316         ext4_fsblk_t grp_blk;
3317
3318         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3319                 return;
3320
3321         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3322         spin_lock(&pa->pa_lock);
3323         if (pa->pa_deleted == 1) {
3324                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3325                 return;
3326         }
3327
3328         pa->pa_deleted = 1;
3329         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3330
3331         grp_blk = pa->pa_pstart;
3332         /*
3333          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3334          * next group when pa is used up
3335          */
3336         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3337                 grp_blk--;
3338
3339         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3340
3341         /*
3342          * possible race:
3343          *
3344          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3345          *                                      find block B in PA
3346          *  copy on-disk bitmap to buddy
3347          *                                      mark B in on-disk bitmap
3348          *                                      drop PA from group
3349          *  mark all PAs in buddy
3350          *
3351          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3352          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3353          * against that pair
3354          */
3355         ext4_lock_group(sb, grp);
3356         list_del(&pa->pa_group_list);
3357         ext4_unlock_group(sb, grp);
3358
3359         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3360         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3361         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3362
3363         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3364 }
3365
3366 /*
3367  * creates new preallocated space for given inode
3368  */
3369 static noinline_for_stack int
3370 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3371 {
3372         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3373         struct ext4_prealloc_space *pa;
3374         struct ext4_group_info *grp;
3375         struct ext4_inode_info *ei;
3376
3377         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3378         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3379         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3380         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3381
3382         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3383         if (pa == NULL)
3384                 return -ENOMEM;
3385
3386         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3387                 int winl;
3388                 int wins;
3389                 int win;
3390                 int offs;
3391
3392                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3393                  * so, found space must get proper lstart
3394                  * to cover original request */
3395                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3396                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3397
3398                 /* we're limited by original request in that
3399                  * logical block must be covered any way
3400                  * winl is window we can move our chunk within */
3401                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3402
3403                 /* also, we should cover whole original request */
3404                 wins = ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len;
3405
3406                 /* the smallest one defines real window */
3407                 win = min(winl, wins);
3408
3409                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical % ac->ac_b_ex.fe_len;
3410                 if (offs && offs < win)
3411                         win = offs;
3412
3413                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical - win;
3414                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3415                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3416         }
3417
3418         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3419          * allocated blocks for history */
3420         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3421
3422         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3423         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3424         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3425         pa->pa_free = pa->pa_len;
3426         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3427         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3428         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3429         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3430         pa->pa_deleted = 0;
3431         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3432
3433         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3434                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3435         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3436
3437         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3438         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3439
3440         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3441         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3442
3443         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3444         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3445
3446         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3447         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3448         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3449
3450         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3451         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3452         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3453
3454         return 0;
3455 }
3456
3457 /*
3458  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3459  */
3460 static noinline_for_stack int
3461 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3462 {
3463         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3464         struct ext4_locality_group *lg;
3465         struct ext4_prealloc_space *pa;
3466         struct ext4_group_info *grp;
3467
3468         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3469         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3470         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3471         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3472
3473         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3474         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3475         if (pa == NULL)
3476                 return -ENOMEM;
3477
3478         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3479          * allocated blocks for history */
3480         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3481
3482         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3483         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3484         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3485         pa->pa_free = pa->pa_len;
3486         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3487         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3488         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3489         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3490         pa->pa_deleted = 0;
3491         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3492
3493         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3494                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3495         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3496
3497         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3498         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3499
3500         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3501         lg = ac->ac_lg;
3502         BUG_ON(lg == NULL);
3503
3504         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3505         pa->pa_inode = NULL;
3506
3507         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3508         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3509         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3510
3511         /*
3512          * We will later add the new pa to the right bucket
3513          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3514          */
3515         return 0;
3516 }
3517
3518 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3519 {
3520         int err;
3521
3522         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3523                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3524         else
3525                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3526         return err;
3527 }
3528
3529 /*
3530  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3531  * in-core bitmap and buddy.
3532  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3533  * nobody else can find/use it.
3534  * the caller MUST hold group/inode locks.
3535  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3536  */
3537 static noinline_for_stack int
3538 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3539                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3540                         struct ext4_allocation_context *ac)
3541 {
3542         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3543         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3544         unsigned int end;
3545         unsigned int next;
3546         ext4_group_t group;
3547         ext4_grpblk_t bit;
3548         unsigned long long grp_blk_start;
3549         int err = 0;
3550         int free = 0;
3551
3552         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3553         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3554         grp_blk_start = pa->pa_pstart - bit;
3555         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3556         end = bit + pa->pa_len;
3557
3558         if (ac) {
3559                 ac->ac_sb = sb;
3560                 ac->ac_inode = pa->pa_inode;
3561         }
3562
3563         while (bit < end) {
3564                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3565                 if (bit >= end)
3566                         break;
3567                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3568                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3569                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3570                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3571                 free += next - bit;
3572
3573                 if (ac) {
3574                         ac->ac_b_ex.fe_group = group;
3575                         ac->ac_b_ex.fe_start = bit;
3576                         ac->ac_b_ex.fe_len = next - bit;
3577                         ac->ac_b_ex.fe_logical = 0;
3578                         trace_ext4_mballoc_discard(ac);
3579                 }
3580
3581                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(sb, ac, pa, grp_blk_start + bit,
3582                                                next - bit);
3583                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3584                 bit = next + 1;
3585         }
3586         if (free != pa->pa_free) {
3587                 printk(KERN_CRIT "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu\n",
3588                         pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3589                         (unsigned long) pa->pa_pstart,
3590                         (unsigned long) pa->pa_len);
3591                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3592                                         free, pa->pa_free);
3593                 /*
3594                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3595                  * from the bitmap and continue.
3596                  */
3597         }
3598         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3599
3600         return err;
3601 }
3602
3603 static noinline_for_stack int
3604 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3605                                 struct ext4_prealloc_space *pa,
3606                                 struct ext4_allocation_context *ac)
3607 {
3608         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3609         ext4_group_t group;
3610         ext4_grpblk_t bit;
3611
3612         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, ac, pa);
3613         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3614         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3615         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3616         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3617         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3618
3619         if (ac) {
3620                 ac->ac_sb = sb;
3621                 ac->ac_inode = NULL;
3622                 ac->ac_b_ex.fe_group = group;
3623                 ac->ac_b_ex.fe_start = bit;
3624                 ac->ac_b_ex.fe_len = pa->pa_len;
3625                 ac->ac_b_ex.fe_logical = 0;
3626                 trace_ext4_mballoc_discard(ac);
3627         }
3628
3629         return 0;
3630 }
3631
3632 /*
3633  * releases all preallocations in given group
3634  *
3635  * first, we need to decide discard policy:
3636  * - when do we discard
3637  *   1) ENOSPC
3638  * - how many do we discard
3639  *   1) how many requested
3640  */
3641 static noinline_for_stack int
3642 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3643                                         ext4_group_t group, int needed)
3644 {
3645         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3646         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3647         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3648         struct ext4_allocation_context *ac;
3649         struct list_head list;
3650         struct ext4_buddy e4b;
3651         int err;
3652         int busy = 0;
3653         int free = 0;
3654
3655         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3656
3657         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3658                 return 0;
3659
3660         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3661         if (bitmap_bh == NULL) {
3662                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3663                 return 0;
3664         }
3665
3666         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3667         if (err) {
3668                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3669                 put_bh(bitmap_bh);
3670                 return 0;
3671         }
3672
3673         if (needed == 0)
3674                 needed = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) + 1;
3675
3676         INIT_LIST_HEAD(&list);
3677         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
3678         if (ac)
3679                 ac->ac_sb = sb;
3680 repeat:
3681         ext4_lock_group(sb, group);
3682         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3683                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3684                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3685                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3686                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3687                         busy = 1;
3688                         continue;
3689                 }
3690                 if (pa->pa_deleted) {
3691                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3692                         continue;
3693                 }
3694
3695                 /* seems this one can be freed ... */
3696                 pa->pa_deleted = 1;
3697
3698                 /* we can trust pa_free ... */
3699                 free += pa->pa_free;
3700
3701                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3702
3703                 list_del(&pa->pa_group_list);
3704                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3705         }
3706
3707         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3708         if (free < needed && busy) {
3709                 busy = 0;
3710                 ext4_unlock_group(sb, group);
3711                 /*
3712                  * Yield the CPU here so that we don't get soft lockup
3713                  * in non preempt case.
3714                  */
3715                 yield();
3716                 goto repeat;
3717         }
3718
3719         /* found anything to free? */
3720         if (list_empty(&list)) {
3721                 BUG_ON(free != 0);
3722                 goto out;
3723         }
3724
3725         /* now free all selected PAs */
3726         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3727
3728                 /* remove from object (inode or locality group) */
3729                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3730                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3731                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3732
3733                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3734                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa, ac);
3735                 else
3736                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa, ac);
3737
3738                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3739                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3740         }
3741
3742 out:
3743         ext4_unlock_group(sb, group);
3744         if (ac)
3745                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
3746         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3747         put_bh(bitmap_bh);
3748         return free;
3749 }
3750
3751 /*
3752  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3753  *
3754  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3755  * We don't want another block to be served from the prealloc
3756  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3757  *
3758  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3759  */
3760 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3761 {
3762         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3763         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3764         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3765         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3766         struct ext4_allocation_context *ac;
3767         ext4_group_t group = 0;
3768         struct list_head list;
3769         struct ext4_buddy e4b;
3770         int err;
3771
3772         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3773                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3774                 return;
3775         }
3776
3777         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3778         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3779
3780         INIT_LIST_HEAD(&list);
3781
3782         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
3783         if (ac) {
3784                 ac->ac_sb = sb;
3785                 ac->ac_inode = inode;
3786         }
3787 repeat:
3788         /* first, collect all pa's in the inode */
3789         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3790         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3791                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3792                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3793                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3794                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3795                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3796                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3797                          * use preallocation while we're discarding it */
3798                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3799                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3800                         printk(KERN_ERR "uh-oh! used pa while discarding\n");
3801                         WARN_ON(1);
3802                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3803                         goto repeat;
3804
3805                 }
3806                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3807                         pa->pa_deleted = 1;
3808                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3809                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3810                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3811                         continue;
3812                 }
3813
3814                 /* someone is deleting pa right now */
3815                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3816                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3817
3818                 /* we have to wait here because pa_deleted
3819                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3820                  * the list. as we might be called from
3821                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3822                  * and concurrent thread which is unlinking
3823                  * pa from inode's list may access already
3824                  * freed memory, bad-bad-bad */
3825
3826                 /* XXX: if this happens too often, we can
3827                  * add a flag to force wait only in case
3828                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3829                  * regular truncate */
3830                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3831                 goto repeat;
3832         }
3833         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3834
3835         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3836                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3837                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3838
3839                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3840                 if (err) {
3841                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3842                                         group);
3843                         continue;
3844                 }
3845
3846                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3847                 if (bitmap_bh == NULL) {
3848                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3849                                         group);
3850                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3851                         continue;
3852                 }
3853
3854                 ext4_lock_group(sb, group);
3855                 list_del(&pa->pa_group_list);
3856                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa, ac);
3857                 ext4_unlock_group(sb, group);
3858
3859                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3860                 put_bh(bitmap_bh);
3861
3862                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3863                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3864         }
3865         if (ac)
3866                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
3867 }
3868
3869 /*
3870  * finds all preallocated spaces and return blocks being freed to them
3871  * if preallocated space becomes full (no block is used from the space)
3872  * then the function frees space in buddy
3873  * XXX: at the moment, truncate (which is the only way to free blocks)
3874  * discards all preallocations
3875  */
3876 static void ext4_mb_return_to_preallocation(struct inode *inode,
3877                                         struct ext4_buddy *e4b,
3878                                         sector_t block, int count)
3879 {
3880         BUG_ON(!list_empty(&EXT4_I(inode)->i_prealloc_list));
3881 }
3882 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3883 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3884 {
3885         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3886         ext4_group_t ngroups, i;
3887
3888         if (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED)
3889                 return;
3890
3891         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: Can't allocate:"
3892                         " Allocation context details:\n");
3893         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: status %d flags %d\n",
3894                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3895         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: orig %lu/%lu/%lu@%lu, goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3896                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d\n",
3897                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3898                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3899                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3900                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3901                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3902                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3903                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3904                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3905                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3906                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3907                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3908                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3909                         (int)ac->ac_criteria);
3910         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: %lu scanned, %d found\n", ac->ac_ex_scanned,
3911                 ac->ac_found);
3912         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: groups: \n");
3913         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3914         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3915                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3916                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3917                 ext4_grpblk_t start;
3918                 struct list_head *cur;
3919                 ext4_lock_group(sb, i);
3920                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3921                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3922                                         pa_group_list);
3923                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3924                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3925                                                      NULL, &start);
3926                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3927                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3928                                start, pa->pa_len);
3929                 }
3930                 ext4_unlock_group(sb, i);
3931
3932                 if (grp->bb_free == 0)
3933                         continue;
3934                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3935                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3936         }
3937         printk(KERN_ERR "\n");
3938 }
3939 #else
3940 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3941 {
3942         return;
3943 }
3944 #endif
3945
3946 /*
3947  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3948  * file is determined by the current size or the resulting size after
3949  * allocation which ever is larger
3950  *
3951  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3952  */
3953 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3954 {
3955         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3956         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3957         loff_t size, isize;
3958
3959         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3960                 return;
3961
3962         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3963                 return;
3964
3965         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
3966         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3967                 >> bsbits;
3968
3969         if ((size == isize) &&
3970             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3971             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3972                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3973                 return;
3974         }
3975
3976         /* don't use group allocation for large files */
3977         size = max(size, isize);
3978         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
3979                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3980                 return;
3981         }
3982
3983         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
3984         /*
3985          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
3986          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
3987          * request from multiple CPUs.
3988          */
3989         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
3990
3991         /* we're going to use group allocation */
3992         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
3993
3994         /* serialize all allocations in the group */
3995         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
3996 }
3997
3998 static noinline_for_stack int
3999 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4000                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4001 {
4002         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4003         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4004         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4005         ext4_group_t group;
4006         unsigned int len;
4007         ext4_fsblk_t goal;
4008         ext4_grpblk_t block;
4009
4010         /* we can't allocate > group size */
4011         len = ar->len;
4012
4013         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4014         if (len >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10)
4015                 len = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10;
4016
4017         /* start searching from the goal */
4018         goal = ar->goal;
4019         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4020                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4021                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4022         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4023
4024         /* set up allocation goals */
4025         memset(ac, 0, sizeof(struct ext4_allocation_context));
4026         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical;
4027         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4028         ac->ac_sb = sb;
4029         ac->ac_inode = ar->inode;
4030         ac->ac_o_ex.fe_logical = ar->logical;
4031         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4032         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4033         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4034         ac->ac_g_ex.fe_logical = ar->logical;
4035         ac->ac_g_ex.fe_group = group;
4036         ac->ac_g_ex.fe_start = block;
4037         ac->ac_g_ex.fe_len = len;
4038         ac->ac_flags = ar->flags;
4039
4040         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4041          * locality group. this is a policy, actually */
4042         ext4_mb_group_or_file(ac);
4043
4044         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4045                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4046                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4047                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4048                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4049                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4050                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4051         return 0;
4052
4053 }
4054
4055 static noinline_for_stack void
4056 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4057                                         struct ext4_locality_group *lg,
4058                                         int order, int total_entries)
4059 {
4060         ext4_group_t group = 0;
4061         struct ext4_buddy e4b;
4062         struct list_head discard_list;
4063         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4064         struct ext4_allocation_context *ac;
4065
4066         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4067
4068         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4069         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4070         if (ac)
4071                 ac->ac_sb = sb;
4072
4073         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4074         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4075                                                 pa_inode_list) {
4076                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4077                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4078                         /*
4079                          * This is the pa that we just used
4080                          * for block allocation. So don't
4081                          * free that
4082                          */
4083                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4084                         continue;
4085                 }
4086                 if (pa->pa_deleted) {
4087                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4088                         continue;
4089                 }
4090                 /* only lg prealloc space */
4091                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4092
4093                 /* seems this one can be freed ... */
4094                 pa->pa_deleted = 1;
4095                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4096
4097                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4098                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4099
4100                 total_entries--;
4101                 if (total_entries <= 5) {
4102                         /*
4103                          * we want to keep only 5 entries
4104                          * allowing it to grow to 8. This
4105                          * mak sure we don't call discard
4106                          * soon for this list.
4107                          */
4108                         break;
4109                 }
4110         }
4111         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4112
4113         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4114
4115                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4116                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4117                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4118                                         group);
4119                         continue;
4120                 }
4121                 ext4_lock_group(sb, group);
4122                 list_del(&pa->pa_group_list);
4123                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa, ac);
4124                 ext4_unlock_group(sb, group);
4125
4126                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4127                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4128                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4129         }
4130         if (ac)
4131                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4132 }
4133
4134 /*
4135  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4136  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4137  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4138  *
4139  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4140  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4141  */
4142
4143 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4144 {
4145         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4146         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4147         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4148         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4149
4150         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4151         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4152                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4153                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4154         /* Add the prealloc space to lg */
4155         rcu_read_lock();
4156         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4157                                                 pa_inode_list) {
4158                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4159                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4160                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4161                         continue;
4162                 }
4163                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4164                         /* Add to the tail of the previous entry */
4165                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4166                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4167                         added = 1;
4168                         /*
4169                          * we want to count the total
4170                          * number of entries in the list
4171                          */
4172                 }
4173                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4174                 lg_prealloc_count++;
4175         }
4176         if (!added)
4177                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4178                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4179         rcu_read_unlock();
4180
4181         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4182         if (lg_prealloc_count > 8) {
4183                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4184                                                 order, lg_prealloc_count);
4185                 return;
4186         }
4187         return ;
4188 }
4189
4190 /*
4191  * release all resource we used in allocation
4192  */
4193 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4194 {
4195         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4196         if (pa) {
4197                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4198                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4199                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4200                         pa->pa_pstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4201                         pa->pa_lstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4202                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4203                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4204                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4205                 }
4206         }
4207         if (ac->alloc_semp)
4208                 up_read(ac->alloc_semp);
4209         if (pa) {
4210                 /*
4211                  * We want to add the pa to the right bucket.
4212                  * Remove it from the list and while adding
4213                  * make sure the list to which we are adding
4214                  * doesn't grow big.  We need to release
4215                  * alloc_semp before calling ext4_mb_add_n_trim()
4216                  */
4217                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4218                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4219                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4220                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4221                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4222                 }
4223                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4224         }
4225         if (ac->ac_bitmap_page)
4226                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4227         if (ac->ac_buddy_page)
4228                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4229         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4230                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4231         ext4_mb_collect_stats(ac);
4232         return 0;
4233 }
4234
4235 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4236 {
4237         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4238         int ret;
4239         int freed = 0;
4240
4241         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4242         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4243                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4244                 freed += ret;
4245                 needed -= ret;
4246         }
4247
4248         return freed;
4249 }
4250
4251 /*
4252  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4253  * it tries to use preallocation first, then falls back
4254  * to usual allocation
4255  */
4256 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4257                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4258 {
4259         int freed;
4260         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4261         struct ext4_sb_info *sbi;
4262         struct super_block *sb;
4263         ext4_fsblk_t block = 0;
4264         unsigned int inquota = 0;
4265         unsigned int reserv_blks = 0;
4266
4267         sb = ar->inode->i_sb;
4268         sbi = EXT4_SB(sb);
4269
4270         trace_ext4_request_blocks(ar);
4271
4272         /*
4273          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4274          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4275          * reserved when data being copied into pagecache.
4276          */
4277         if (EXT4_I(ar->inode)->i_delalloc_reserved_flag)
4278                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4279         else {
4280                 /* Without delayed allocation we need to verify
4281                  * there is enough free blocks to do block allocation
4282                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4283                  */
4284                 while (ar->len && ext4_claim_free_blocks(sbi, ar->len)) {
4285                         /* let others to free the space */
4286                         yield();
4287                         ar->len = ar->len >> 1;
4288                 }
4289                 if (!ar->len) {
4290                         *errp = -ENOSPC;
4291                         return 0;
4292                 }
4293                 reserv_blks = ar->len;
4294                 while (ar->len && dquot_alloc_block(ar->inode, ar->len)) {
4295                         ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4296                         ar->len--;
4297                 }
4298                 inquota = ar->len;
4299                 if (ar->len == 0) {
4300                         *errp = -EDQUOT;
4301                         goto out;
4302                 }
4303         }
4304
4305         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4306         if (!ac) {
4307                 ar->len = 0;
4308                 *errp = -ENOMEM;
4309                 goto out;
4310         }
4311
4312         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4313         if (*errp) {
4314                 ar->len = 0;
4315                 goto out;
4316         }
4317
4318         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4319         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4320                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4321                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4322 repeat:
4323                 /* allocate space in core */
4324                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4325                 if (*errp)
4326                         goto errout;
4327
4328                 /* as we've just preallocated more space than
4329                  * user requested orinally, we store allocated
4330                  * space in a special descriptor */
4331                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4332                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4333                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4334         }
4335         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4336                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_blks);
4337                 if (*errp == -EAGAIN) {
4338                         /*
4339                          * drop the reference that we took
4340                          * in ext4_mb_use_best_found
4341                          */
4342                         ext4_mb_release_context(ac);
4343                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4344                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4345                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4346                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4347                         goto repeat;
4348                 } else if (*errp)
4349                 errout:
4350                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4351                 else {
4352                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4353                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4354                 }
4355         } else {
4356                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4357                 if (freed)
4358                         goto repeat;
4359                 *errp = -ENOSPC;
4360         }
4361
4362         if (*errp) {
4363                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4364                 ar->len = 0;
4365                 ext4_mb_show_ac(ac);
4366         }
4367         ext4_mb_release_context(ac);
4368 out:
4369         if (ac)
4370                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4371         if (inquota && ar->len < inquota)
4372                 dquot_free_block(ar->inode, inquota - ar->len);
4373         if (!ar->len) {
4374                 if (!EXT4_I(ar->inode)->i_delalloc_reserved_flag)
4375                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4376                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter,
4377                                                 reserv_blks);
4378         }
4379
4380         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4381
4382         return block;
4383 }
4384
4385 /*
4386  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4387  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4388  * AND the blocks are associated with the same group.
4389  */
4390 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4391                         struct ext4_free_data *entry2)
4392 {
4393         if ((entry1->t_tid == entry2->t_tid) &&
4394             (entry1->group == entry2->group) &&
4395             ((entry1->start_blk + entry1->count) == entry2->start_blk))
4396                 return 1;
4397         return 0;
4398 }
4399
4400 static noinline_for_stack int
4401 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4402                       struct ext4_free_data *new_entry)
4403 {
4404         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4405         ext4_grpblk_t block;
4406         struct ext4_free_data *entry;
4407         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4408         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4409         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4410         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4411         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4412
4413         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4414         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4415         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4416
4417         new_node = &new_entry->node;
4418         block = new_entry->start_blk;
4419
4420         if (!*n) {
4421                 /* first free block exent. We need to
4422                    protect buddy cache from being freed,
4423                  * otherwise we'll refresh it from
4424                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4425                  * blocks */
4426                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4427                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4428         }
4429         while (*n) {
4430                 parent = *n;
4431                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, node);
4432                 if (block < entry->start_blk)
4433                         n = &(*n)->rb_left;
4434                 else if (block >= (entry->start_blk + entry->count))
4435                         n = &(*n)->rb_right;
4436                 else {
4437                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4438                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) + block,
4439                                 "Block already on to-be-freed list");
4440                         return 0;
4441                 }
4442         }
4443
4444         rb_link_node(new_node, parent, n);
4445         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4446
4447         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4448         node = rb_prev(new_node);
4449         if (node) {
4450                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4451                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4452                         new_entry->start_blk = entry->start_blk;
4453                         new_entry->count += entry->count;
4454                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4455                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4456                         list_del(&entry->list);
4457                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4458                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4459                 }
4460         }
4461
4462         node = rb_next(new_node);
4463         if (node) {
4464                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4465                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4466                         new_entry->count += entry->count;
4467                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4468                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4469                         list_del(&entry->list);
4470                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4471                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4472                 }
4473         }
4474         /* Add the extent to transaction's private list */
4475         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4476         list_add(&new_entry->list, &handle->h_transaction->t_private_list);
4477         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4478         return 0;
4479 }
4480
4481 /**
4482  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4483  * @handle:             handle for this transaction
4484  * @inode:              inode
4485  * @block:              start physical block to free
4486  * @count:              number of blocks to count
4487  * @metadata:           Are these metadata blocks
4488  */
4489 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4490                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4491                       unsigned long count, int flags)
4492 {
4493         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4494         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4495         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4496         struct ext4_group_desc *gdp;
4497         unsigned long freed = 0;
4498         unsigned int overflow;
4499         ext4_grpblk_t bit;
4500         struct buffer_head *gd_bh;
4501         ext4_group_t block_group;
4502         struct ext4_sb_info *sbi;
4503         struct ext4_buddy e4b;
4504         int err = 0;
4505         int ret;
4506
4507         if (bh) {
4508                 if (block)
4509                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4510                 else
4511                         block = bh->b_blocknr;
4512         }
4513
4514         sbi = EXT4_SB(sb);
4515         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4516             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4517                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4518                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4519                 goto error_return;
4520         }
4521
4522         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4523         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4524
4525         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4526                 struct buffer_head *tbh = bh;
4527                 int i;
4528
4529                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4530
4531                 for (i = 0; i < count; i++) {
4532                         if (!bh)
4533                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4534                                                         block + i);
4535                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4536                                     inode, tbh, block + i);
4537                 }
4538         }
4539
4540         /*
4541          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4542          * after the transaction is committed, which we can do by
4543          * treating the block as metadata, below.  We make an
4544          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4545          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4546          */
4547         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4548                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4549
4550         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4551         if (ac) {
4552                 ac->ac_inode = inode;
4553                 ac->ac_sb = sb;
4554         }
4555
4556 do_more:
4557         overflow = 0;
4558         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4559
4560         /*
4561          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4562          * boundary.
4563          */
4564         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4565                 overflow = bit + count - EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4566                 count -= overflow;
4567         }
4568         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4569         if (!bitmap_bh) {
4570                 err = -EIO;
4571                 goto error_return;
4572         }
4573         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4574         if (!gdp) {
4575                 err = -EIO;
4576                 goto error_return;
4577         }
4578
4579         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4580             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4581             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4582                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4583             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4584                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4585
4586                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4587                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4588                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4589                 goto error_return;
4590         }
4591
4592         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4593         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4594         if (err)
4595                 goto error_return;
4596
4597         /*
4598          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4599          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4600          * using it
4601          */
4602         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4603         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4604         if (err)
4605                 goto error_return;
4606 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4607         {
4608                 int i;
4609                 for (i = 0; i < count; i++)
4610                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4611         }
4612 #endif
4613         if (ac) {
4614                 ac->ac_b_ex.fe_group = block_group;
4615                 ac->ac_b_ex.fe_start = bit;
4616                 ac->ac_b_ex.fe_len = count;
4617                 trace_ext4_mballoc_free(ac);
4618         }
4619
4620         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4621         if (err)
4622                 goto error_return;
4623
4624         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4625                 struct ext4_free_data *new_entry;
4626                 /*
4627                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4628                  * be used until this transaction is committed
4629                  */
4630                 new_entry  = kmem_cache_alloc(ext4_free_ext_cachep, GFP_NOFS);
4631                 new_entry->start_blk = bit;
4632                 new_entry->group  = block_group;
4633                 new_entry->count = count;
4634                 new_entry->t_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4635
4636                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4637                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4638                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4639         } else {
4640                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4641                  * with group lock held. generate_buddy look at
4642                  * them with group lock_held
4643                  */
4644                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4645                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4646                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count);
4647                 ext4_mb_return_to_preallocation(inode, &e4b, block, count);
4648                 if (test_opt(sb, DISCARD))
4649                         ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4650         }
4651
4652         ret = ext4_free_blks_count(sb, gdp) + count;
4653         ext4_free_blks_set(sb, gdp, ret);
4654         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, gdp);
4655         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4656         percpu_counter_add(&sbi->s_freeblocks_counter, count);
4657
4658         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4659                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4660                 atomic_add(count, &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
4661         }
4662
4663         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4664
4665         freed += count;
4666
4667         /* We dirtied the bitmap block */
4668         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4669         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4670
4671         /* And the group descriptor block */
4672         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4673         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4674         if (!err)
4675                 err = ret;
4676
4677         if (overflow && !err) {
4678                 block += count;
4679                 count = overflow;
4680                 put_bh(bitmap_bh);
4681                 goto do_more;
4682         }
4683         ext4_mark_super_dirty(sb);
4684 error_return:
4685         if (freed)
4686                 dquot_free_block(inode, freed);
4687         brelse(bitmap_bh);
4688         ext4_std_error(sb, err);
4689         if (ac)
4690                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4691         return;
4692 }