d129c1039f1d06cb5b39786da20aa55eadc428be
[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 <trace/events/ext4.h>
27
28 /*
29  * MUSTDO:
30  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
31  *   - search for metadata in few groups
32  *
33  * TODO v4:
34  *   - normalization should take into account whether file is still open
35  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
36  *   - don't normalize tails
37  *   - quota
38  *   - reservation for superuser
39  *
40  * TODO v3:
41  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
42  *   - track min/max extents in each group for better group selection
43  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
44  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
45  *   - error handling
46  */
47
48 /*
49  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
50  * near to the goal(block) value specified.
51  *
52  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
53  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
54  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
55  * would have after allocation, or the current file size, which ever
56  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
57  * select to use the group preallocation. The default value of
58  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
59  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
60  * terms of number of blocks.
61  *
62  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
63  * ensure that we have small files closer together on the disk.
64  *
65  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
66  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
67  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
68  * represented as:
69  *
70  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
71  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
72  * pa_len    -> lenght for this prealloc space
73  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space
74  *
75  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
76  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
77  * space we will consume the particular prealloc space. This make sure that
78  * that the we have contiguous physical blocks representing the file blocks
79  *
80  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
81  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
82  * pa_free.
83  *
84  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
85  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
86  * prealloc space. These are per CPU prealloc list repreasented as
87  *
88  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
89  *
90  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
91  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
92  *
93  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
94  * enough free space (pa_free) withing the prealloc space.
95  *
96  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
97  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
98  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
99  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
100  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
101  * we can access them through the page cache. The information regarding
102  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
103  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
104  * inode as:
105  *
106  *  {                        page                        }
107  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
108  *
109  *
110  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
111  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
112  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
113  * which is blocks_per_page/2
114  *
115  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
116  * away when the filesystem is unmounted.
117  *
118  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
119  * to locate that many free blocks we return with additional information
120  * regarding rest of the contiguous physical block available
121  *
122  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
123  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
124  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
125  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
126  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
127  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
128  * sbi->s_mb_group_prealloc. Default value of s_mb_group_prealloc is
129  * 512 blocks. This can be tuned via
130  * /sys/fs/ext4/<partition/mb_group_prealloc. The value is represented in
131  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
132  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
133  * stripe value (sbi->s_stripe)
134  *
135  * The regular allocator(using the buddy cache) supports few tunables.
136  *
137  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
138  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
139  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
140  *
141  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
142  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
143  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
144  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
145  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
146  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
147  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
148  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
149  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
150  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
151  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
152  * the group specified as the goal value in allocation context via
153  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
154  * can used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
155  * checked.
156  *
157  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
158  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
159  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
160  * subsequent request.
161  */
162
163 /*
164  * mballoc operates on the following data:
165  *  - on-disk bitmap
166  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
167  *  - preallocation descriptors (PAs)
168  *
169  * there are two types of preallocations:
170  *  - inode
171  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
172  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
173  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
174  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
175  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
176  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
177  *    also means that freeing any block within descriptor's range
178  *    must discard all preallocated blocks.
179  *  - locality group
180  *    assigned to specific locality group which does not translate to
181  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
182  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
183  *    it's consumed from the beginning to the end.
184  *
185  * relation between them can be expressed as:
186  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
187  *
188  * this mean blocks mballoc considers used are:
189  *  - allocated blocks (persistent)
190  *  - preallocated blocks (non-persistent)
191  *
192  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
193  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
194  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
195  *
196  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
197  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
198  *
199  * all operations can be expressed as:
200  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
201  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
202  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
203  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
204  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
205  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
206  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
207  *        is used in real operation because we can't know actual used
208  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
209  *
210  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
211  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
212  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
213  * the following knowledge:
214  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
215  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
216  *     nobody can re-allocate that block
217  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
218  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
219  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
220  *     block
221  *
222  * so, now we're building a concurrency table:
223  *  - init buddy vs.
224  *    - new PA
225  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
226  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
227  *    - use inode PA
228  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
229  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
230  *    - discard inode PA
231  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
232  *    - use locality group PA
233  *      again PA-=N must be serialized with init
234  *    - discard locality group PA
235  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
236  *  - new PA vs.
237  *    - use inode PA
238  *      i_data_sem serializes them
239  *    - discard inode PA
240  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
241  *    - use locality group PA
242  *      some mutex should serialize them
243  *    - discard locality group PA
244  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
245  *  - use inode PA
246  *    - use inode PA
247  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
248  *    - discard inode PA
249  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
250  *    - use locality group PA
251  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
252  *    - discard locality group PA
253  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
254  *
255  * now we're ready to make few consequences:
256  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
257  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
258  *  - PA changes only after on-disk bitmap
259  *  - discard must not compete with init. either init is done before
260  *    any discard or they're serialized somehow
261  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
262  *
263  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
264  * in this case, but we should care about concurrent init
265  *
266  */
267
268  /*
269  * Logic in few words:
270  *
271  *  - allocation:
272  *    load group
273  *    find blocks
274  *    mark bits in on-disk bitmap
275  *    release group
276  *
277  *  - use preallocation:
278  *    find proper PA (per-inode or group)
279  *    load group
280  *    mark bits in on-disk bitmap
281  *    release group
282  *    release PA
283  *
284  *  - free:
285  *    load group
286  *    mark bits in on-disk bitmap
287  *    release group
288  *
289  *  - discard preallocations in group:
290  *    mark PAs deleted
291  *    move them onto local list
292  *    load on-disk bitmap
293  *    load group
294  *    remove PA from object (inode or locality group)
295  *    mark free blocks in-core
296  *
297  *  - discard inode's preallocations:
298  */
299
300 /*
301  * Locking rules
302  *
303  * Locks:
304  *  - bitlock on a group        (group)
305  *  - object (inode/locality)   (object)
306  *  - per-pa lock               (pa)
307  *
308  * Paths:
309  *  - new pa
310  *    object
311  *    group
312  *
313  *  - find and use pa:
314  *    pa
315  *
316  *  - release consumed pa:
317  *    pa
318  *    group
319  *    object
320  *
321  *  - generate in-core bitmap:
322  *    group
323  *        pa
324  *
325  *  - discard all for given object (inode, locality group):
326  *    object
327  *        pa
328  *    group
329  *
330  *  - discard all for given group:
331  *    group
332  *        pa
333  *    group
334  *        object
335  *
336  */
337 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
338 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
339 static struct kmem_cache *ext4_free_ext_cachep;
340 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
341                                         ext4_group_t group);
342 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
343                                                 ext4_group_t group);
344 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn);
345
346 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
347 {
348 #if BITS_PER_LONG == 64
349         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
350         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
351 #elif BITS_PER_LONG == 32
352         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
353         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
354 #else
355 #error "how many bits you are?!"
356 #endif
357         return addr;
358 }
359
360 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
361 {
362         /*
363          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
364          * needs unsigned long aligned address
365          */
366         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
367         return ext4_test_bit(bit, addr);
368 }
369
370 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
371 {
372         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
373         ext4_set_bit(bit, addr);
374 }
375
376 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
377 {
378         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
379         ext4_clear_bit(bit, addr);
380 }
381
382 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
383 {
384         int fix = 0, ret, tmpmax;
385         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
386         tmpmax = max + fix;
387         start += fix;
388
389         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
390         if (ret > max)
391                 return max;
392         return ret;
393 }
394
395 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
396 {
397         int fix = 0, ret, tmpmax;
398         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
399         tmpmax = max + fix;
400         start += fix;
401
402         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
403         if (ret > max)
404                 return max;
405         return ret;
406 }
407
408 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
409 {
410         char *bb;
411
412         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
413         BUG_ON(max == NULL);
414
415         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
416                 *max = 0;
417                 return NULL;
418         }
419
420         /* at order 0 we see each particular block */
421         *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
422         if (order == 0)
423                 return EXT4_MB_BITMAP(e4b);
424
425         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b) + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
426         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
427
428         return bb;
429 }
430
431 #ifdef DOUBLE_CHECK
432 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
433                            int first, int count)
434 {
435         int i;
436         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
437
438         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
439                 return;
440         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
441         for (i = 0; i < count; i++) {
442                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
443                         ext4_fsblk_t blocknr;
444                         blocknr = e4b->bd_group * EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
445                         blocknr += first + i;
446                         blocknr +=
447                             le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
448                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
449                                    __func__, "double-free of inode"
450                                    " %lu's block %llu(bit %u in group %u)",
451                                    inode ? inode->i_ino : 0, blocknr,
452                                    first + i, e4b->bd_group);
453                 }
454                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
455         }
456 }
457
458 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
459 {
460         int i;
461
462         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
463                 return;
464         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
465         for (i = 0; i < count; i++) {
466                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
467                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
468         }
469 }
470
471 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
472 {
473         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
474                 unsigned char *b1, *b2;
475                 int i;
476                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
477                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
478                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
479                         if (b1[i] != b2[i]) {
480                                 printk(KERN_ERR "corruption in group %u "
481                                        "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
482                                        "on disk/prealloc\n",
483                                        e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
484                                 BUG();
485                         }
486                 }
487         }
488 }
489
490 #else
491 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
492                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
493 {
494         return;
495 }
496 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
497                                                 int first, int count)
498 {
499         return;
500 }
501 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
502 {
503         return;
504 }
505 #endif
506
507 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
508
509 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
510 do {                                                                    \
511         if (!(assert)) {                                                \
512                 printk(KERN_EMERG                                       \
513                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
514                         function, file, line, # assert);                \
515                 BUG();                                                  \
516         }                                                               \
517 } while (0)
518
519 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
520                                 const char *function, int line)
521 {
522         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
523         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
524         int max;
525         int max2;
526         int i;
527         int j;
528         int k;
529         int count;
530         struct ext4_group_info *grp;
531         int fragments = 0;
532         int fstart;
533         struct list_head *cur;
534         void *buddy;
535         void *buddy2;
536
537         {
538                 static int mb_check_counter;
539                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
540                         return 0;
541         }
542
543         while (order > 1) {
544                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
545                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
546                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
547                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
548                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
549                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
550
551                 count = 0;
552                 for (i = 0; i < max; i++) {
553
554                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
555                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
556                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
557                                         MB_CHECK_ASSERT(
558                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
559                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
560                                         MB_CHECK_ASSERT(
561                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
562                                 }
563                                 continue;
564                         }
565
566                         /* both bits in buddy2 must be 0 */
567                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
568                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
569
570                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
571                                 k = (i * (1 << order)) + j;
572                                 MB_CHECK_ASSERT(
573                                         !mb_test_bit(k, EXT4_MB_BITMAP(e4b)));
574                         }
575                         count++;
576                 }
577                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
578                 order--;
579         }
580
581         fstart = -1;
582         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
583         for (i = 0; i < max; i++) {
584                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
585                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
586                         if (fstart == -1) {
587                                 fragments++;
588                                 fstart = i;
589                         }
590                         continue;
591                 }
592                 fstart = -1;
593                 /* check used bits only */
594                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
595                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
596                         k = i >> j;
597                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
598                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
599                 }
600         }
601         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
602         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
603
604         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
605         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
606         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
607                 ext4_group_t groupnr;
608                 struct ext4_prealloc_space *pa;
609                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
610                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
611                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
612                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
613                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
614         }
615         return 0;
616 }
617 #undef MB_CHECK_ASSERT
618 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
619                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
620 #else
621 #define mb_check_buddy(e4b)
622 #endif
623
624 /* FIXME!! need more doc */
625 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
626                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
627                                         struct ext4_group_info *grp)
628 {
629         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
630         ext4_grpblk_t min;
631         ext4_grpblk_t max;
632         ext4_grpblk_t chunk;
633         unsigned short border;
634
635         BUG_ON(len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb));
636
637         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
638
639         while (len > 0) {
640                 /* find how many blocks can be covered since this position */
641                 max = ffs(first | border) - 1;
642
643                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
644                 min = fls(len) - 1;
645
646                 if (max < min)
647                         min = max;
648                 chunk = 1 << min;
649
650                 /* mark multiblock chunks only */
651                 grp->bb_counters[min]++;
652                 if (min > 0)
653                         mb_clear_bit(first >> min,
654                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
655
656                 len -= chunk;
657                 first += chunk;
658         }
659 }
660
661 static noinline_for_stack
662 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
663                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
664 {
665         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
666         ext4_grpblk_t max = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
667         ext4_grpblk_t i = 0;
668         ext4_grpblk_t first;
669         ext4_grpblk_t len;
670         unsigned free = 0;
671         unsigned fragments = 0;
672         unsigned long long period = get_cycles();
673
674         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
675          * of on-disk bitmap and preallocations */
676         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
677         grp->bb_first_free = i;
678         while (i < max) {
679                 fragments++;
680                 first = i;
681                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
682                 len = i - first;
683                 free += len;
684                 if (len > 1)
685                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
686                 else
687                         grp->bb_counters[0]++;
688                 if (i < max)
689                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
690         }
691         grp->bb_fragments = fragments;
692
693         if (free != grp->bb_free) {
694                 ext4_grp_locked_error(sb, group,  __func__,
695                         "EXT4-fs: group %u: %u blocks in bitmap, %u in gd",
696                         group, free, grp->bb_free);
697                 /*
698                  * If we intent to continue, we consider group descritor
699                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
700                  */
701                 grp->bb_free = free;
702         }
703
704         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
705
706         period = get_cycles() - period;
707         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
708         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
709         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
710         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
711 }
712
713 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
714  * for convenience. The information regarding each group
715  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
716  * block bitmap and buddy information. The information are
717  * stored in the inode as
718  *
719  * {                        page                        }
720  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
721  *
722  *
723  * one block each for bitmap and buddy information.
724  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
725  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
726  * So it can have information regarding groups_per_page which
727  * is blocks_per_page/2
728  */
729
730 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
731 {
732         ext4_group_t ngroups;
733         int blocksize;
734         int blocks_per_page;
735         int groups_per_page;
736         int err = 0;
737         int i;
738         ext4_group_t first_group;
739         int first_block;
740         struct super_block *sb;
741         struct buffer_head *bhs;
742         struct buffer_head **bh;
743         struct inode *inode;
744         char *data;
745         char *bitmap;
746
747         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
748
749         inode = page->mapping->host;
750         sb = inode->i_sb;
751         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
752         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
753         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
754
755         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
756         if (groups_per_page == 0)
757                 groups_per_page = 1;
758
759         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
760         if (groups_per_page > 1) {
761                 err = -ENOMEM;
762                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
763                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
764                 if (bh == NULL)
765                         goto out;
766         } else
767                 bh = &bhs;
768
769         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
770
771         /* read all groups the page covers into the cache */
772         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
773                 struct ext4_group_desc *desc;
774
775                 if (first_group + i >= ngroups)
776                         break;
777
778                 err = -EIO;
779                 desc = ext4_get_group_desc(sb, first_group + i, NULL);
780                 if (desc == NULL)
781                         goto out;
782
783                 err = -ENOMEM;
784                 bh[i] = sb_getblk(sb, ext4_block_bitmap(sb, desc));
785                 if (bh[i] == NULL)
786                         goto out;
787
788                 if (bitmap_uptodate(bh[i]))
789                         continue;
790
791                 lock_buffer(bh[i]);
792                 if (bitmap_uptodate(bh[i])) {
793                         unlock_buffer(bh[i]);
794                         continue;
795                 }
796                 ext4_lock_group(sb, first_group + i);
797                 if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
798                         ext4_init_block_bitmap(sb, bh[i],
799                                                 first_group + i, desc);
800                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
801                         set_buffer_uptodate(bh[i]);
802                         ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
803                         unlock_buffer(bh[i]);
804                         continue;
805                 }
806                 ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
807                 if (buffer_uptodate(bh[i])) {
808                         /*
809                          * if not uninit if bh is uptodate,
810                          * bitmap is also uptodate
811                          */
812                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
813                         unlock_buffer(bh[i]);
814                         continue;
815                 }
816                 get_bh(bh[i]);
817                 /*
818                  * submit the buffer_head for read. We can
819                  * safely mark the bitmap as uptodate now.
820                  * We do it here so the bitmap uptodate bit
821                  * get set with buffer lock held.
822                  */
823                 set_bitmap_uptodate(bh[i]);
824                 bh[i]->b_end_io = end_buffer_read_sync;
825                 submit_bh(READ, bh[i]);
826                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", first_group + i);
827         }
828
829         /* wait for I/O completion */
830         for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
831                 wait_on_buffer(bh[i]);
832
833         err = -EIO;
834         for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
835                 if (!buffer_uptodate(bh[i]))
836                         goto out;
837
838         err = 0;
839         first_block = page->index * blocks_per_page;
840         /* init the page  */
841         memset(page_address(page), 0xff, PAGE_CACHE_SIZE);
842         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
843                 int group;
844                 struct ext4_group_info *grinfo;
845
846                 group = (first_block + i) >> 1;
847                 if (group >= ngroups)
848                         break;
849
850                 /*
851                  * data carry information regarding this
852                  * particular group in the format specified
853                  * above
854                  *
855                  */
856                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
857                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
858
859                 /*
860                  * We place the buddy block and bitmap block
861                  * close together
862                  */
863                 if ((first_block + i) & 1) {
864                         /* this is block of buddy */
865                         BUG_ON(incore == NULL);
866                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
867                                 group, page->index, i * blocksize);
868                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
869                         grinfo->bb_fragments = 0;
870                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
871                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
872                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
873                         /*
874                          * incore got set to the group block bitmap below
875                          */
876                         ext4_lock_group(sb, group);
877                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
878                         ext4_unlock_group(sb, group);
879                         incore = NULL;
880                 } else {
881                         /* this is block of bitmap */
882                         BUG_ON(incore != NULL);
883                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
884                                 group, page->index, i * blocksize);
885
886                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
887                         ext4_lock_group(sb, group);
888                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
889
890                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
891                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
892                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
893                         ext4_unlock_group(sb, group);
894
895                         /* set incore so that the buddy information can be
896                          * generated using this
897                          */
898                         incore = data;
899                 }
900         }
901         SetPageUptodate(page);
902
903 out:
904         if (bh) {
905                 for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
906                         brelse(bh[i]);
907                 if (bh != &bhs)
908                         kfree(bh);
909         }
910         return err;
911 }
912
913 static noinline_for_stack
914 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
915 {
916
917         int ret = 0;
918         void *bitmap;
919         int blocks_per_page;
920         int block, pnum, poff;
921         int num_grp_locked = 0;
922         struct ext4_group_info *this_grp;
923         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
924         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
925         struct page *page = NULL, *bitmap_page = NULL;
926
927         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
928         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
929         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
930         /*
931          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
932          * page which map to the group from which we are already
933          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
934          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
935          * would have taken the alloc_sem lock.
936          */
937         num_grp_locked =  ext4_mb_get_buddy_cache_lock(sb, group);
938         if (!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
939                 /*
940                  * somebody initialized the group
941                  * return without doing anything
942                  */
943                 ret = 0;
944                 goto err;
945         }
946         /*
947          * the buddy cache inode stores the block bitmap
948          * and buddy information in consecutive blocks.
949          * So for each group we need two blocks.
950          */
951         block = group * 2;
952         pnum = block / blocks_per_page;
953         poff = block % blocks_per_page;
954         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
955         if (page) {
956                 BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
957                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
958                 if (ret) {
959                         unlock_page(page);
960                         goto err;
961                 }
962                 unlock_page(page);
963         }
964         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
965                 ret = -EIO;
966                 goto err;
967         }
968         mark_page_accessed(page);
969         bitmap_page = page;
970         bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
971
972         /* init buddy cache */
973         block++;
974         pnum = block / blocks_per_page;
975         poff = block % blocks_per_page;
976         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
977         if (page == bitmap_page) {
978                 /*
979                  * If both the bitmap and buddy are in
980                  * the same page we don't need to force
981                  * init the buddy
982                  */
983                 unlock_page(page);
984         } else if (page) {
985                 BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
986                 ret = ext4_mb_init_cache(page, bitmap);
987                 if (ret) {
988                         unlock_page(page);
989                         goto err;
990                 }
991                 unlock_page(page);
992         }
993         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
994                 ret = -EIO;
995                 goto err;
996         }
997         mark_page_accessed(page);
998 err:
999         ext4_mb_put_buddy_cache_lock(sb, group, num_grp_locked);
1000         if (bitmap_page)
1001                 page_cache_release(bitmap_page);
1002         if (page)
1003                 page_cache_release(page);
1004         return ret;
1005 }
1006
1007 static noinline_for_stack int
1008 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1009                                         struct ext4_buddy *e4b)
1010 {
1011         int blocks_per_page;
1012         int block;
1013         int pnum;
1014         int poff;
1015         struct page *page;
1016         int ret;
1017         struct ext4_group_info *grp;
1018         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1019         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1020
1021         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1022
1023         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1024         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1025
1026         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1027         e4b->bd_info = ext4_get_group_info(sb, group);
1028         e4b->bd_sb = sb;
1029         e4b->bd_group = group;
1030         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1031         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1032         e4b->alloc_semp = &grp->alloc_sem;
1033
1034         /* Take the read lock on the group alloc
1035          * sem. This would make sure a parallel
1036          * ext4_mb_init_group happening on other
1037          * groups mapped by the page is blocked
1038          * till we are done with allocation
1039          */
1040 repeat_load_buddy:
1041         down_read(e4b->alloc_semp);
1042
1043         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1044                 /* we need to check for group need init flag
1045                  * with alloc_semp held so that we can be sure
1046                  * that new blocks didn't get added to the group
1047                  * when we are loading the buddy cache
1048                  */
1049                 up_read(e4b->alloc_semp);
1050                 /*
1051                  * we need full data about the group
1052                  * to make a good selection
1053                  */
1054                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1055                 if (ret)
1056                         return ret;
1057                 goto repeat_load_buddy;
1058         }
1059
1060         /*
1061          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1062          * and buddy information in consecutive blocks.
1063          * So for each group we need two blocks.
1064          */
1065         block = group * 2;
1066         pnum = block / blocks_per_page;
1067         poff = block % blocks_per_page;
1068
1069         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1070          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1071         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1072         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1073                 if (page)
1074                         /*
1075                          * drop the page reference and try
1076                          * to get the page with lock. If we
1077                          * are not uptodate that implies
1078                          * somebody just created the page but
1079                          * is yet to initialize the same. So
1080                          * wait for it to initialize.
1081                          */
1082                         page_cache_release(page);
1083                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1084                 if (page) {
1085                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1086                         if (!PageUptodate(page)) {
1087                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1088                                 if (ret) {
1089                                         unlock_page(page);
1090                                         goto err;
1091                                 }
1092                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1093                                                (poff * sb->s_blocksize));
1094                         }
1095                         unlock_page(page);
1096                 }
1097         }
1098         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1099                 ret = -EIO;
1100                 goto err;
1101         }
1102         e4b->bd_bitmap_page = page;
1103         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1104         mark_page_accessed(page);
1105
1106         block++;
1107         pnum = block / blocks_per_page;
1108         poff = block % blocks_per_page;
1109
1110         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1111         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1112                 if (page)
1113                         page_cache_release(page);
1114                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1115                 if (page) {
1116                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1117                         if (!PageUptodate(page)) {
1118                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1119                                 if (ret) {
1120                                         unlock_page(page);
1121                                         goto err;
1122                                 }
1123                         }
1124                         unlock_page(page);
1125                 }
1126         }
1127         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1128                 ret = -EIO;
1129                 goto err;
1130         }
1131         e4b->bd_buddy_page = page;
1132         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1133         mark_page_accessed(page);
1134
1135         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1136         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1137
1138         return 0;
1139
1140 err:
1141         if (e4b->bd_bitmap_page)
1142                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1143         if (e4b->bd_buddy_page)
1144                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1145         e4b->bd_buddy = NULL;
1146         e4b->bd_bitmap = NULL;
1147
1148         /* Done with the buddy cache */
1149         up_read(e4b->alloc_semp);
1150         return ret;
1151 }
1152
1153 static void ext4_mb_release_desc(struct ext4_buddy *e4b)
1154 {
1155         if (e4b->bd_bitmap_page)
1156                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1157         if (e4b->bd_buddy_page)
1158                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1159         /* Done with the buddy cache */
1160         if (e4b->alloc_semp)
1161                 up_read(e4b->alloc_semp);
1162 }
1163
1164
1165 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1166 {
1167         int order = 1;
1168         void *bb;
1169
1170         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
1171         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1172
1173         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b);
1174         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1175                 block = block >> 1;
1176                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1177                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1178                         return order;
1179                 }
1180                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1181                 order++;
1182         }
1183         return 0;
1184 }
1185
1186 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1187 {
1188         __u32 *addr;
1189
1190         len = cur + len;
1191         while (cur < len) {
1192                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1193                         /* fast path: clear whole word at once */
1194                         addr = bm + (cur >> 3);
1195                         *addr = 0;
1196                         cur += 32;
1197                         continue;
1198                 }
1199                 mb_clear_bit(cur, bm);
1200                 cur++;
1201         }
1202 }
1203
1204 static void mb_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1205 {
1206         __u32 *addr;
1207
1208         len = cur + len;
1209         while (cur < len) {
1210                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1211                         /* fast path: set whole word at once */
1212                         addr = bm + (cur >> 3);
1213                         *addr = 0xffffffff;
1214                         cur += 32;
1215                         continue;
1216                 }
1217                 mb_set_bit(cur, bm);
1218                 cur++;
1219         }
1220 }
1221
1222 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1223                           int first, int count)
1224 {
1225         int block = 0;
1226         int max = 0;
1227         int order;
1228         void *buddy;
1229         void *buddy2;
1230         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1231
1232         BUG_ON(first + count > (sb->s_blocksize << 3));
1233         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1234         mb_check_buddy(e4b);
1235         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1236
1237         e4b->bd_info->bb_free += count;
1238         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1239                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1240
1241         /* let's maintain fragments counter */
1242         if (first != 0)
1243                 block = !mb_test_bit(first - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1244         if (first + count < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1245                 max = !mb_test_bit(first + count, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1246         if (block && max)
1247                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1248         else if (!block && !max)
1249                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1250
1251         /* let's maintain buddy itself */
1252         while (count-- > 0) {
1253                 block = first++;
1254                 order = 0;
1255
1256                 if (!mb_test_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b))) {
1257                         ext4_fsblk_t blocknr;
1258                         blocknr = e4b->bd_group * EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
1259                         blocknr += block;
1260                         blocknr +=
1261                             le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
1262                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1263                                    __func__, "double-free of inode"
1264                                    " %lu's block %llu(bit %u in group %u)",
1265                                    inode ? inode->i_ino : 0, blocknr, block,
1266                                    e4b->bd_group);
1267                 }
1268                 mb_clear_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1269                 e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1270
1271                 /* start of the buddy */
1272                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1273
1274                 do {
1275                         block &= ~1UL;
1276                         if (mb_test_bit(block, buddy) ||
1277                                         mb_test_bit(block + 1, buddy))
1278                                 break;
1279
1280                         /* both the buddies are free, try to coalesce them */
1281                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order + 1, &max);
1282
1283                         if (!buddy2)
1284                                 break;
1285
1286                         if (order > 0) {
1287                                 /* for special purposes, we don't set
1288                                  * free bits in bitmap */
1289                                 mb_set_bit(block, buddy);
1290                                 mb_set_bit(block + 1, buddy);
1291                         }
1292                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1293                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1294
1295                         block = block >> 1;
1296                         order++;
1297                         e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1298
1299                         mb_clear_bit(block, buddy2);
1300                         buddy = buddy2;
1301                 } while (1);
1302         }
1303         mb_check_buddy(e4b);
1304 }
1305
1306 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int order, int block,
1307                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1308 {
1309         int next = block;
1310         int max;
1311         int ord;
1312         void *buddy;
1313
1314         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1315         BUG_ON(ex == NULL);
1316
1317         buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1318         BUG_ON(buddy == NULL);
1319         BUG_ON(block >= max);
1320         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1321                 ex->fe_len = 0;
1322                 ex->fe_start = 0;
1323                 ex->fe_group = 0;
1324                 return 0;
1325         }
1326
1327         /* FIXME dorp order completely ? */
1328         if (likely(order == 0)) {
1329                 /* find actual order */
1330                 order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1331                 block = block >> order;
1332         }
1333
1334         ex->fe_len = 1 << order;
1335         ex->fe_start = block << order;
1336         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1337
1338         /* calc difference from given start */
1339         next = next - ex->fe_start;
1340         ex->fe_len -= next;
1341         ex->fe_start += next;
1342
1343         while (needed > ex->fe_len &&
1344                (buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1345
1346                 if (block + 1 >= max)
1347                         break;
1348
1349                 next = (block + 1) * (1 << order);
1350                 if (mb_test_bit(next, EXT4_MB_BITMAP(e4b)))
1351                         break;
1352
1353                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1354
1355                 order = ord;
1356                 block = next >> order;
1357                 ex->fe_len += 1 << order;
1358         }
1359
1360         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1361         return ex->fe_len;
1362 }
1363
1364 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1365 {
1366         int ord;
1367         int mlen = 0;
1368         int max = 0;
1369         int cur;
1370         int start = ex->fe_start;
1371         int len = ex->fe_len;
1372         unsigned ret = 0;
1373         int len0 = len;
1374         void *buddy;
1375
1376         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1377         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1378         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1379         mb_check_buddy(e4b);
1380         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1381
1382         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1383         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1384                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1385
1386         /* let's maintain fragments counter */
1387         if (start != 0)
1388                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1389         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1390                 max = !mb_test_bit(start + len, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1391         if (mlen && max)
1392                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1393         else if (!mlen && !max)
1394                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1395
1396         /* let's maintain buddy itself */
1397         while (len) {
1398                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1399
1400                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1401                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1402                         mlen = 1 << ord;
1403                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1404                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1405                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1406                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1407                         start += mlen;
1408                         len -= mlen;
1409                         BUG_ON(len < 0);
1410                         continue;
1411                 }
1412
1413                 /* store for history */
1414                 if (ret == 0)
1415                         ret = len | (ord << 16);
1416
1417                 /* we have to split large buddy */
1418                 BUG_ON(ord <= 0);
1419                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1420                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1421                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1422
1423                 ord--;
1424                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1425                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1426                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1427                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1428                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1429                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1430         }
1431
1432         mb_set_bits(EXT4_MB_BITMAP(e4b), ex->fe_start, len0);
1433         mb_check_buddy(e4b);
1434
1435         return ret;
1436 }
1437
1438 /*
1439  * Must be called under group lock!
1440  */
1441 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1442                                         struct ext4_buddy *e4b)
1443 {
1444         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1445         int ret;
1446
1447         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1448         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1449
1450         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1451         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1452         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1453
1454         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1455          * allocated blocks for history */
1456         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1457
1458         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1459         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1460         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1461
1462         /*
1463          * take the page reference. We want the page to be pinned
1464          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1465          * group until we update the bitmap. That would mean we
1466          * double allocate blocks. The reference is dropped
1467          * in ext4_mb_release_context
1468          */
1469         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1470         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1471         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1472         get_page(ac->ac_buddy_page);
1473         /* on allocation we use ac to track the held semaphore */
1474         ac->alloc_semp =  e4b->alloc_semp;
1475         e4b->alloc_semp = NULL;
1476         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1477         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1478                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1479                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1480                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1481                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1482         }
1483 }
1484
1485 /*
1486  * regular allocator, for general purposes allocation
1487  */
1488
1489 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1490                                         struct ext4_buddy *e4b,
1491                                         int finish_group)
1492 {
1493         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1494         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1495         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1496         struct ext4_free_extent ex;
1497         int max;
1498
1499         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1500                 return;
1501         /*
1502          * We don't want to scan for a whole year
1503          */
1504         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1505                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1506                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1507                 return;
1508         }
1509
1510         /*
1511          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1512          */
1513         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1514                 return;
1515
1516         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1517                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1518                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1519                  * when it was found (within this lock-unlock
1520                  * period or not) */
1521                 max = mb_find_extent(e4b, 0, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1522                 if (max >= gex->fe_len) {
1523                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1524                         return;
1525                 }
1526         }
1527 }
1528
1529 /*
1530  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1531  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1532  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1533  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1534  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1535  * mballoc can't find good enough extent.
1536  *
1537  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1538  */
1539 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1540                                         struct ext4_free_extent *ex,
1541                                         struct ext4_buddy *e4b)
1542 {
1543         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1544         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1545
1546         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1547         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1548         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1549         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1550
1551         ac->ac_found++;
1552
1553         /*
1554          * The special case - take what you catch first
1555          */
1556         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1557                 *bex = *ex;
1558                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1559                 return;
1560         }
1561
1562         /*
1563          * Let's check whether the chuck is good enough
1564          */
1565         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1566                 *bex = *ex;
1567                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1568                 return;
1569         }
1570
1571         /*
1572          * If this is first found extent, just store it in the context
1573          */
1574         if (bex->fe_len == 0) {
1575                 *bex = *ex;
1576                 return;
1577         }
1578
1579         /*
1580          * If new found extent is better, store it in the context
1581          */
1582         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1583                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1584                  * larger than previous best one is better */
1585                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1586                         *bex = *ex;
1587         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1588                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1589                  * an extent that still satisfy the request, but is
1590                  * smaller than previous one */
1591                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1592                         *bex = *ex;
1593         }
1594
1595         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1596 }
1597
1598 static noinline_for_stack
1599 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1600                                         struct ext4_buddy *e4b)
1601 {
1602         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1603         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1604         int max;
1605         int err;
1606
1607         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1608         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1609         if (err)
1610                 return err;
1611
1612         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1613         max = mb_find_extent(e4b, 0, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1614
1615         if (max > 0) {
1616                 ac->ac_b_ex = ex;
1617                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1618         }
1619
1620         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1621         ext4_mb_release_desc(e4b);
1622
1623         return 0;
1624 }
1625
1626 static noinline_for_stack
1627 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1628                                 struct ext4_buddy *e4b)
1629 {
1630         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1631         int max;
1632         int err;
1633         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1634         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
1635         struct ext4_free_extent ex;
1636
1637         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1638                 return 0;
1639
1640         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1641         if (err)
1642                 return err;
1643
1644         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1645         max = mb_find_extent(e4b, 0, ac->ac_g_ex.fe_start,
1646                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1647
1648         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1649                 ext4_fsblk_t start;
1650
1651                 start = (e4b->bd_group * EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb)) +
1652                         ex.fe_start + le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
1653                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1654                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1655                         ac->ac_found++;
1656                         ac->ac_b_ex = ex;
1657                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1658                 }
1659         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1660                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1661                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1662                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1663                 ac->ac_found++;
1664                 ac->ac_b_ex = ex;
1665                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1666         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1667                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1668                  * number of blocks to an existing extent */
1669                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1670                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1671                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1672                 ac->ac_found++;
1673                 ac->ac_b_ex = ex;
1674                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1675         }
1676         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1677         ext4_mb_release_desc(e4b);
1678
1679         return 0;
1680 }
1681
1682 /*
1683  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1684  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1685  */
1686 static noinline_for_stack
1687 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1688                                         struct ext4_buddy *e4b)
1689 {
1690         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1691         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1692         void *buddy;
1693         int i;
1694         int k;
1695         int max;
1696
1697         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1698         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1699                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1700                         continue;
1701
1702                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1703                 BUG_ON(buddy == NULL);
1704
1705                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1706                 BUG_ON(k >= max);
1707
1708                 ac->ac_found++;
1709
1710                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1711                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1712                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1713
1714                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1715
1716                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1717
1718                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1719                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1720
1721                 break;
1722         }
1723 }
1724
1725 /*
1726  * The routine scans the group and measures all found extents.
1727  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1728  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1729  */
1730 static noinline_for_stack
1731 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1732                                         struct ext4_buddy *e4b)
1733 {
1734         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1735         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1736         struct ext4_free_extent ex;
1737         int i;
1738         int free;
1739
1740         free = e4b->bd_info->bb_free;
1741         BUG_ON(free <= 0);
1742
1743         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1744
1745         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1746                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1747                                                 EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb), i);
1748                 if (i >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1749                         /*
1750                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1751                          * free blocks even though group info says we
1752                          * we have free blocks
1753                          */
1754                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1755                                         __func__, "%d free blocks as per "
1756                                         "group info. But bitmap says 0",
1757                                         free);
1758                         break;
1759                 }
1760
1761                 mb_find_extent(e4b, 0, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1762                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1763                 if (free < ex.fe_len) {
1764                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1765                                         __func__, "%d free blocks as per "
1766                                         "group info. But got %d blocks",
1767                                         free, ex.fe_len);
1768                         /*
1769                          * The number of free blocks differs. This mostly
1770                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1771                          * without claiming the space.
1772                          */
1773                         break;
1774                 }
1775
1776                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1777
1778                 i += ex.fe_len;
1779                 free -= ex.fe_len;
1780         }
1781
1782         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1783 }
1784
1785 /*
1786  * This is a special case for storages like raid5
1787  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size requests
1788  * XXX should do so at least for multiples of stripe size as well
1789  */
1790 static noinline_for_stack
1791 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1792                                  struct ext4_buddy *e4b)
1793 {
1794         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1795         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1796         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1797         struct ext4_free_extent ex;
1798         ext4_fsblk_t first_group_block;
1799         ext4_fsblk_t a;
1800         ext4_grpblk_t i;
1801         int max;
1802
1803         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1804
1805         /* find first stripe-aligned block in group */
1806         first_group_block = e4b->bd_group * EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)
1807                 + le32_to_cpu(sbi->s_es->s_first_data_block);
1808         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1809         do_div(a, sbi->s_stripe);
1810         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1811
1812         while (i < EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1813                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1814                         max = mb_find_extent(e4b, 0, i, sbi->s_stripe, &ex);
1815                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1816                                 ac->ac_found++;
1817                                 ac->ac_b_ex = ex;
1818                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1819                                 break;
1820                         }
1821                 }
1822                 i += sbi->s_stripe;
1823         }
1824 }
1825
1826 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1827                                 ext4_group_t group, int cr)
1828 {
1829         unsigned free, fragments;
1830         unsigned i, bits;
1831         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1832         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1833
1834         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1835         BUG_ON(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp));
1836
1837         free = grp->bb_free;
1838         fragments = grp->bb_fragments;
1839         if (free == 0)
1840                 return 0;
1841         if (fragments == 0)
1842                 return 0;
1843
1844         switch (cr) {
1845         case 0:
1846                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
1847
1848                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1849                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1850                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1851                     ((group % flex_size) == 0))
1852                         return 0;
1853
1854                 bits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits + 1;
1855                 for (i = ac->ac_2order; i <= bits; i++)
1856                         if (grp->bb_counters[i] > 0)
1857                                 return 1;
1858                 break;
1859         case 1:
1860                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1861                         return 1;
1862                 break;
1863         case 2:
1864                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1865                         return 1;
1866                 break;
1867         case 3:
1868                 return 1;
1869         default:
1870                 BUG();
1871         }
1872
1873         return 0;
1874 }
1875
1876 /*
1877  * lock the group_info alloc_sem of all the groups
1878  * belonging to the same buddy cache page. This
1879  * make sure other parallel operation on the buddy
1880  * cache doesn't happen  whild holding the buddy cache
1881  * lock
1882  */
1883 int ext4_mb_get_buddy_cache_lock(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1884 {
1885         int i;
1886         int block, pnum;
1887         int blocks_per_page;
1888         int groups_per_page;
1889         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1890         ext4_group_t first_group;
1891         struct ext4_group_info *grp;
1892
1893         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1894         /*
1895          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1896          * and buddy information in consecutive blocks.
1897          * So for each group we need two blocks.
1898          */
1899         block = group * 2;
1900         pnum = block / blocks_per_page;
1901         first_group = pnum * blocks_per_page / 2;
1902
1903         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
1904         if (groups_per_page == 0)
1905                 groups_per_page = 1;
1906         /* read all groups the page covers into the cache */
1907         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
1908
1909                 if ((first_group + i) >= ngroups)
1910                         break;
1911                 grp = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
1912                 /* take all groups write allocation
1913                  * semaphore. This make sure there is
1914                  * no block allocation going on in any
1915                  * of that groups
1916                  */
1917                 down_write_nested(&grp->alloc_sem, i);
1918         }
1919         return i;
1920 }
1921
1922 void ext4_mb_put_buddy_cache_lock(struct super_block *sb,
1923                                         ext4_group_t group, int locked_group)
1924 {
1925         int i;
1926         int block, pnum;
1927         int blocks_per_page;
1928         ext4_group_t first_group;
1929         struct ext4_group_info *grp;
1930
1931         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1932         /*
1933          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1934          * and buddy information in consecutive blocks.
1935          * So for each group we need two blocks.
1936          */
1937         block = group * 2;
1938         pnum = block / blocks_per_page;
1939         first_group = pnum * blocks_per_page / 2;
1940         /* release locks on all the groups */
1941         for (i = 0; i < locked_group; i++) {
1942
1943                 grp = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
1944                 /* take all groups write allocation
1945                  * semaphore. This make sure there is
1946                  * no block allocation going on in any
1947                  * of that groups
1948                  */
1949                 up_write(&grp->alloc_sem);
1950         }
1951
1952 }
1953
1954 static noinline_for_stack int
1955 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
1956 {
1957         ext4_group_t ngroups, group, i;
1958         int cr;
1959         int err = 0;
1960         int bsbits;
1961         struct ext4_sb_info *sbi;
1962         struct super_block *sb;
1963         struct ext4_buddy e4b;
1964
1965         sb = ac->ac_sb;
1966         sbi = EXT4_SB(sb);
1967         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1968         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
1969         if (!(EXT4_I(ac->ac_inode)->i_flags & EXT4_EXTENTS_FL))
1970                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
1971
1972         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1973
1974         /* first, try the goal */
1975         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
1976         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1977                 goto out;
1978
1979         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
1980                 goto out;
1981
1982         /*
1983          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
1984          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
1985          * try exact allocation using buddy.
1986          */
1987         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
1988         ac->ac_2order = 0;
1989         /*
1990          * We search using buddy data only if the order of the request
1991          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
1992          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
1993          */
1994         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
1995                 /*
1996                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
1997                  */
1998                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
1999                         ac->ac_2order = i - 1;
2000         }
2001
2002         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2003
2004         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2005         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2006                 /* TBD: may be hot point */
2007                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2008                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2009                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2010                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2011         }
2012
2013         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2014         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2015         /*
2016          * cr == 0 try to get exact allocation,
2017          * cr == 3  try to get anything
2018          */
2019 repeat:
2020         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2021                 ac->ac_criteria = cr;
2022                 /*
2023                  * searching for the right group start
2024                  * from the goal value specified
2025                  */
2026                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2027
2028                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2029                         struct ext4_group_info *grp;
2030                         struct ext4_group_desc *desc;
2031
2032                         if (group == ngroups)
2033                                 group = 0;
2034
2035                         /* quick check to skip empty groups */
2036                         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
2037                         if (grp->bb_free == 0)
2038                                 continue;
2039
2040                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2041                         if (err)
2042                                 goto out;
2043
2044                         ext4_lock_group(sb, group);
2045                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2046                                 /* someone did allocation from this group */
2047                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2048                                 ext4_mb_release_desc(&e4b);
2049                                 continue;
2050                         }
2051
2052                         ac->ac_groups_scanned++;
2053                         desc = ext4_get_group_desc(sb, group, NULL);
2054                         if (cr == 0)
2055                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2056                         else if (cr == 1 &&
2057                                         ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe)
2058                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2059                         else
2060                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2061
2062                         ext4_unlock_group(sb, group);
2063                         ext4_mb_release_desc(&e4b);
2064
2065                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2066                                 break;
2067                 }
2068         }
2069
2070         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2071             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2072                 /*
2073                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2074                  * the best chunk we've found so far
2075                  */
2076
2077                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2078                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2079                         /*
2080                          * Someone more lucky has already allocated it.
2081                          * The only thing we can do is just take first
2082                          * found block(s)
2083                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2084                          */
2085                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2086                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2087                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2088                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2089                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2090                         cr = 3;
2091                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2092                         goto repeat;
2093                 }
2094         }
2095 out:
2096         return err;
2097 }
2098
2099 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2100 {
2101         struct super_block *sb = seq->private;
2102         ext4_group_t group;
2103
2104         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2105                 return NULL;
2106         group = *pos + 1;
2107         return (void *) ((unsigned long) group);
2108 }
2109
2110 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2111 {
2112         struct super_block *sb = seq->private;
2113         ext4_group_t group;
2114
2115         ++*pos;
2116         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2117                 return NULL;
2118         group = *pos + 1;
2119         return (void *) ((unsigned long) group);
2120 }
2121
2122 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2123 {
2124         struct super_block *sb = seq->private;
2125         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2126         int i;
2127         int err;
2128         struct ext4_buddy e4b;
2129         struct sg {
2130                 struct ext4_group_info info;
2131                 ext4_grpblk_t counters[16];
2132         } sg;
2133
2134         group--;
2135         if (group == 0)
2136                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2137                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2138                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2139                            "group", "free", "frags", "first",
2140                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2141                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2142
2143         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2144                 sizeof(struct ext4_group_info);
2145         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2146         if (err) {
2147                 seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2148                 return 0;
2149         }
2150         ext4_lock_group(sb, group);
2151         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2152         ext4_unlock_group(sb, group);
2153         ext4_mb_release_desc(&e4b);
2154
2155         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2156                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2157         for (i = 0; i <= 13; i++)
2158                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2159                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2160         seq_printf(seq, " ]\n");
2161
2162         return 0;
2163 }
2164
2165 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2166 {
2167 }
2168
2169 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2170         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2171         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2172         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2173         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2174 };
2175
2176 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2177 {
2178         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2179         int rc;
2180
2181         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2182         if (rc == 0) {
2183                 struct seq_file *m = (struct seq_file *)file->private_data;
2184                 m->private = sb;
2185         }
2186         return rc;
2187
2188 }
2189
2190 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2191         .owner          = THIS_MODULE,
2192         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2193         .read           = seq_read,
2194         .llseek         = seq_lseek,
2195         .release        = seq_release,
2196 };
2197
2198
2199 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2200 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2201                           struct ext4_group_desc *desc)
2202 {
2203         int i, len;
2204         int metalen = 0;
2205         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2206         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2207
2208         /*
2209          * First check if this group is the first of a reserved block.
2210          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2211          * to ext4_group_info structures
2212          */
2213         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2214                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2215                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2216                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2217                 if (meta_group_info == NULL) {
2218                         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate mem for a "
2219                                "buddy group\n");
2220                         goto exit_meta_group_info;
2221                 }
2222                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2223                         meta_group_info;
2224         }
2225
2226         /*
2227          * calculate needed size. if change bb_counters size,
2228          * don't forget about ext4_mb_generate_buddy()
2229          */
2230         len = offsetof(typeof(**meta_group_info),
2231                        bb_counters[sb->s_blocksize_bits + 2]);
2232
2233         meta_group_info =
2234                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2235         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2236
2237         meta_group_info[i] = kzalloc(len, GFP_KERNEL);
2238         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2239                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy mem\n");
2240                 goto exit_group_info;
2241         }
2242         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2243                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2244
2245         /*
2246          * initialize bb_free to be able to skip
2247          * empty groups without initialization
2248          */
2249         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2250                 meta_group_info[i]->bb_free =
2251                         ext4_free_blocks_after_init(sb, group, desc);
2252         } else {
2253                 meta_group_info[i]->bb_free =
2254                         ext4_free_blks_count(sb, desc);
2255         }
2256
2257         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2258         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2259         meta_group_info[i]->bb_free_root.rb_node = NULL;
2260
2261 #ifdef DOUBLE_CHECK
2262         {
2263                 struct buffer_head *bh;
2264                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2265                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2266                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2267                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2268                 BUG_ON(bh == NULL);
2269                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2270                         sb->s_blocksize);
2271                 put_bh(bh);
2272         }
2273 #endif
2274
2275         return 0;
2276
2277 exit_group_info:
2278         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2279         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0)
2280                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2281 exit_meta_group_info:
2282         return -ENOMEM;
2283 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2284
2285 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2286 {
2287         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2288         ext4_group_t i;
2289         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2290         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
2291         int num_meta_group_infos;
2292         int num_meta_group_infos_max;
2293         int array_size;
2294         struct ext4_group_desc *desc;
2295
2296         /* This is the number of blocks used by GDT */
2297         num_meta_group_infos = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) -
2298                                 1) >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2299
2300         /*
2301          * This is the total number of blocks used by GDT including
2302          * the number of reserved blocks for GDT.
2303          * The s_group_info array is allocated with this value
2304          * to allow a clean online resize without a complex
2305          * manipulation of pointer.
2306          * The drawback is the unused memory when no resize
2307          * occurs but it's very low in terms of pages
2308          * (see comments below)
2309          * Need to handle this properly when META_BG resizing is allowed
2310          */
2311         num_meta_group_infos_max = num_meta_group_infos +
2312                                 le16_to_cpu(es->s_reserved_gdt_blocks);
2313
2314         /*
2315          * array_size is the size of s_group_info array. We round it
2316          * to the next power of two because this approximation is done
2317          * internally by kmalloc so we can have some more memory
2318          * for free here (e.g. may be used for META_BG resize).
2319          */
2320         array_size = 1;
2321         while (array_size < sizeof(*sbi->s_group_info) *
2322                num_meta_group_infos_max)
2323                 array_size = array_size << 1;
2324         /* An 8TB filesystem with 64-bit pointers requires a 4096 byte
2325          * kmalloc. A 128kb malloc should suffice for a 256TB filesystem.
2326          * So a two level scheme suffices for now. */
2327         sbi->s_group_info = kmalloc(array_size, GFP_KERNEL);
2328         if (sbi->s_group_info == NULL) {
2329                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy meta group\n");
2330                 return -ENOMEM;
2331         }
2332         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2333         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2334                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't get new inode\n");
2335                 goto err_freesgi;
2336         }
2337         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2338         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2339                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2340                 if (desc == NULL) {
2341                         printk(KERN_ERR
2342                                 "EXT4-fs: can't read descriptor %u\n", i);
2343                         goto err_freebuddy;
2344                 }
2345                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2346                         goto err_freebuddy;
2347         }
2348
2349         return 0;
2350
2351 err_freebuddy:
2352         while (i-- > 0)
2353                 kfree(ext4_get_group_info(sb, i));
2354         i = num_meta_group_infos;
2355         while (i-- > 0)
2356                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2357         iput(sbi->s_buddy_cache);
2358 err_freesgi:
2359         kfree(sbi->s_group_info);
2360         return -ENOMEM;
2361 }
2362
2363 int ext4_mb_init(struct super_block *sb, int needs_recovery)
2364 {
2365         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2366         unsigned i, j;
2367         unsigned offset;
2368         unsigned max;
2369         int ret;
2370
2371         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2372
2373         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2374         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2375                 return -ENOMEM;
2376         }
2377
2378         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2379         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2380         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2381                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2382                 return -ENOMEM;
2383         }
2384
2385         /* order 0 is regular bitmap */
2386         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2387         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2388
2389         i = 1;
2390         offset = 0;
2391         max = sb->s_blocksize << 2;
2392         do {
2393                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2394                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2395                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2396                 max = max >> 1;
2397                 i++;
2398         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2399
2400         /* init file for buddy data */
2401         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2402         if (ret != 0) {
2403                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2404                 kfree(sbi->s_mb_maxs);
2405                 return ret;
2406         }
2407
2408         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2409         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2410
2411         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2412         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2413         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2414         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2415         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2416         sbi->s_mb_group_prealloc = MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC;
2417
2418         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2419         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2420                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2421                 kfree(sbi->s_mb_maxs);
2422                 return -ENOMEM;
2423         }
2424         for_each_possible_cpu(i) {
2425                 struct ext4_locality_group *lg;
2426                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2427                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2428                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2429                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2430                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2431         }
2432
2433         if (sbi->s_proc)
2434                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2435                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2436
2437         if (sbi->s_journal)
2438                 sbi->s_journal->j_commit_callback = release_blocks_on_commit;
2439         return 0;
2440 }
2441
2442 /* need to called with the ext4 group lock held */
2443 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2444 {
2445         struct ext4_prealloc_space *pa;
2446         struct list_head *cur, *tmp;
2447         int count = 0;
2448
2449         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2450                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2451                 list_del(&pa->pa_group_list);
2452                 count++;
2453                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2454         }
2455         if (count)
2456                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2457
2458 }
2459
2460 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2461 {
2462         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2463         ext4_group_t i;
2464         int num_meta_group_infos;
2465         struct ext4_group_info *grinfo;
2466         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2467
2468         if (sbi->s_group_info) {
2469                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2470                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2471 #ifdef DOUBLE_CHECK
2472                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2473 #endif
2474                         ext4_lock_group(sb, i);
2475                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2476                         ext4_unlock_group(sb, i);
2477                         kfree(grinfo);
2478                 }
2479                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2480                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2481                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2482                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2483                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2484                 kfree(sbi->s_group_info);
2485         }
2486         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2487         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2488         if (sbi->s_buddy_cache)
2489                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2490         if (sbi->s_mb_stats) {
2491                 printk(KERN_INFO
2492                        "EXT4-fs: mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)\n",
2493                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2494                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2495                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2496                 printk(KERN_INFO
2497                       "EXT4-fs: mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2498                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost\n",
2499                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2500                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2501                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2502                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2503                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2504                 printk(KERN_INFO
2505                        "EXT4-fs: mballoc: %lu generated and it took %Lu\n",
2506                                 sbi->s_mb_buddies_generated++,
2507                                 sbi->s_mb_generation_time);
2508                 printk(KERN_INFO
2509                        "EXT4-fs: mballoc: %u preallocated, %u discarded\n",
2510                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2511                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2512         }
2513
2514         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2515         if (sbi->s_proc)
2516                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2517
2518         return 0;
2519 }
2520
2521 /*
2522  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2523  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2524  */
2525 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn)
2526 {
2527         struct super_block *sb = journal->j_private;
2528         struct ext4_buddy e4b;
2529         struct ext4_group_info *db;
2530         int err, count = 0, count2 = 0;
2531         struct ext4_free_data *entry;
2532         struct list_head *l, *ltmp;
2533
2534         list_for_each_safe(l, ltmp, &txn->t_private_list) {
2535                 entry = list_entry(l, struct ext4_free_data, list);
2536
2537                 mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2538                          entry->count, entry->group, entry);
2539
2540                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->group, &e4b);
2541                 /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2542                 BUG_ON(err != 0);
2543
2544                 db = e4b.bd_info;
2545                 /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2546                 count += entry->count;
2547                 count2++;
2548                 ext4_lock_group(sb, entry->group);
2549                 /* Take it out of per group rb tree */
2550                 rb_erase(&entry->node, &(db->bb_free_root));
2551                 mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->start_blk, entry->count);
2552
2553                 if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2554                         /* No more items in the per group rb tree
2555                          * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2556                          */
2557                         page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2558                         page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2559                 }
2560                 ext4_unlock_group(sb, entry->group);
2561                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2562                         ext4_fsblk_t discard_block;
2563                         struct ext4_super_block *es = EXT4_SB(sb)->s_es;
2564
2565                         discard_block = (ext4_fsblk_t)entry->group *
2566                                                 EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)
2567                                         + entry->start_blk
2568                                         + le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
2569                         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2570                                         (unsigned long long)discard_block,
2571                                         entry->count);
2572                         sb_issue_discard(sb, discard_block, entry->count);
2573                 }
2574                 kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
2575                 ext4_mb_release_desc(&e4b);
2576         }
2577
2578         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2579 }
2580
2581 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2582 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2583
2584 static struct dentry *debugfs_dir;
2585 static struct dentry *debugfs_debug;
2586
2587 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2588 {
2589         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2590         if (debugfs_dir)
2591                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2592                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2593                                                   debugfs_dir,
2594                                                   &mb_enable_debug);
2595 }
2596
2597 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2598 {
2599         debugfs_remove(debugfs_debug);
2600         debugfs_remove(debugfs_dir);
2601 }
2602
2603 #else
2604
2605 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2606 {
2607 }
2608
2609 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2610 {
2611 }
2612
2613 #endif
2614
2615 int __init init_ext4_mballoc(void)
2616 {
2617         ext4_pspace_cachep =
2618                 kmem_cache_create("ext4_prealloc_space",
2619                                      sizeof(struct ext4_prealloc_space),
2620                                      0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT, NULL);
2621         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2622                 return -ENOMEM;
2623
2624         ext4_ac_cachep =
2625                 kmem_cache_create("ext4_alloc_context",
2626                                      sizeof(struct ext4_allocation_context),
2627                                      0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT, NULL);
2628         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2629                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2630                 return -ENOMEM;
2631         }
2632
2633         ext4_free_ext_cachep =
2634                 kmem_cache_create("ext4_free_block_extents",
2635                                      sizeof(struct ext4_free_data),
2636                                      0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT, NULL);
2637         if (ext4_free_ext_cachep == NULL) {
2638                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2639                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2640                 return -ENOMEM;
2641         }
2642         ext4_create_debugfs_entry();
2643         return 0;
2644 }
2645
2646 void exit_ext4_mballoc(void)
2647 {
2648         /* 
2649          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2650          * before destroying the slab cache.
2651          */
2652         rcu_barrier();
2653         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2654         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2655         kmem_cache_destroy(ext4_free_ext_cachep);
2656         ext4_remove_debugfs_entry();
2657 }
2658
2659
2660 /*
2661  * Check quota and mark choosed space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2662  * Returns 0 if success or error code
2663  */
2664 static noinline_for_stack int
2665 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2666                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_blks)
2667 {
2668         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2669         struct ext4_super_block *es;
2670         struct ext4_group_desc *gdp;
2671         struct buffer_head *gdp_bh;
2672         struct ext4_sb_info *sbi;
2673         struct super_block *sb;
2674         ext4_fsblk_t block;
2675         int err, len;
2676
2677         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2678         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2679
2680         sb = ac->ac_sb;
2681         sbi = EXT4_SB(sb);
2682         es = sbi->s_es;
2683
2684
2685         err = -EIO;
2686         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2687         if (!bitmap_bh)
2688                 goto out_err;
2689
2690         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2691         if (err)
2692                 goto out_err;
2693
2694         err = -EIO;
2695         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2696         if (!gdp)
2697                 goto out_err;
2698
2699         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2700                         ext4_free_blks_count(sb, gdp));
2701
2702         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2703         if (err)
2704                 goto out_err;
2705
2706         block = ac->ac_b_ex.fe_group * EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)
2707                 + ac->ac_b_ex.fe_start
2708                 + le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
2709
2710         len = ac->ac_b_ex.fe_len;
2711         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2712                 ext4_error(sb, __func__,
2713                            "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2714                            "fs metadata\n", block, block+len);
2715                 /* File system mounted not to panic on error
2716                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2717                  * We leak some of the blocks here.
2718                  */
2719                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2720                 mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2721                             ac->ac_b_ex.fe_len);
2722                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2723                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2724                 if (!err)
2725                         err = -EAGAIN;
2726                 goto out_err;
2727         }
2728
2729         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2730 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2731         {
2732                 int i;
2733                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2734                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2735                                                 bitmap_bh->b_data));
2736                 }
2737         }
2738 #endif
2739         mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,ac->ac_b_ex.fe_len);
2740         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2741                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2742                 ext4_free_blks_set(sb, gdp,
2743                                         ext4_free_blocks_after_init(sb,
2744                                         ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2745         }
2746         len = ext4_free_blks_count(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2747         ext4_free_blks_set(sb, gdp, len);
2748         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2749
2750         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2751         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeblocks_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2752         /*
2753          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2754          */
2755         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2756                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2757                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter, reserv_blks);
2758
2759         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2760                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2761                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2762                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2763                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
2764         }
2765
2766         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2767         if (err)
2768                 goto out_err;
2769         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2770
2771 out_err:
2772         sb->s_dirt = 1;
2773         brelse(bitmap_bh);
2774         return err;
2775 }
2776
2777 /*
2778  * here we normalize request for locality group
2779  * Group request are normalized to s_strip size if we set the same via mount
2780  * option. If not we set it to s_mb_group_prealloc which can be configured via
2781  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2782  *
2783  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2784  */
2785 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2786 {
2787         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2788         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2789
2790         BUG_ON(lg == NULL);
2791         if (EXT4_SB(sb)->s_stripe)
2792                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_stripe;
2793         else
2794                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2795         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2796                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2797 }
2798
2799 /*
2800  * Normalization means making request better in terms of
2801  * size and alignment
2802  */
2803 static noinline_for_stack void
2804 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2805                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2806 {
2807         int bsbits, max;
2808         ext4_lblk_t end;
2809         loff_t size, orig_size, start_off;
2810         ext4_lblk_t start, orig_start;
2811         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2812         struct ext4_prealloc_space *pa;
2813
2814         /* do normalize only data requests, metadata requests
2815            do not need preallocation */
2816         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2817                 return;
2818
2819         /* sometime caller may want exact blocks */
2820         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2821                 return;
2822
2823         /* caller may indicate that preallocation isn't
2824          * required (it's a tail, for example) */
2825         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2826                 return;
2827
2828         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2829                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2830                 return ;
2831         }
2832
2833         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2834
2835         /* first, let's learn actual file size
2836          * given current request is allocated */
2837         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
2838         size = size << bsbits;
2839         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2840                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2841
2842         /* max size of free chunks */
2843         max = 2 << bsbits;
2844
2845 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2846                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2847
2848         /* first, try to predict filesize */
2849         /* XXX: should this table be tunable? */
2850         start_off = 0;
2851         if (size <= 16 * 1024) {
2852                 size = 16 * 1024;
2853         } else if (size <= 32 * 1024) {
2854                 size = 32 * 1024;
2855         } else if (size <= 64 * 1024) {
2856                 size = 64 * 1024;
2857         } else if (size <= 128 * 1024) {
2858                 size = 128 * 1024;
2859         } else if (size <= 256 * 1024) {
2860                 size = 256 * 1024;
2861         } else if (size <= 512 * 1024) {
2862                 size = 512 * 1024;
2863         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2864                 size = 1024 * 1024;
2865         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2866                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2867                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2868                 size = 2 * 1024 * 1024;
2869         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2870                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2871                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2872                 size = 4 * 1024 * 1024;
2873         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2874                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2875                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2876                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2877                 size = 8 * 1024 * 1024;
2878         } else {
2879                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2880                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2881         }
2882         orig_size = size = size >> bsbits;
2883         orig_start = start = start_off >> bsbits;
2884
2885         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
2886         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
2887                 size -= ar->lleft + 1 - start;
2888                 start = ar->lleft + 1;
2889         }
2890         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
2891                 size -= start + size - ar->lright;
2892
2893         end = start + size;
2894
2895         /* check we don't cross already preallocated blocks */
2896         rcu_read_lock();
2897         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2898                 ext4_lblk_t pa_end;
2899
2900                 if (pa->pa_deleted)
2901                         continue;
2902                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2903                 if (pa->pa_deleted) {
2904                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2905                         continue;
2906                 }
2907
2908                 pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
2909
2910                 /* PA must not overlap original request */
2911                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
2912                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
2913
2914                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
2915                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
2916                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2917                         continue;
2918                 }
2919                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
2920
2921                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
2922                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2923                         BUG_ON(pa_end < start);
2924                         start = pa_end;
2925                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2926                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
2927                         end = pa->pa_lstart;
2928                 }
2929                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
2930         }
2931         rcu_read_unlock();
2932         size = end - start;
2933
2934         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
2935         rcu_read_lock();
2936         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2937                 ext4_lblk_t pa_end;
2938                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2939                 if (pa->pa_deleted == 0) {
2940                         pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
2941                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
2942                 }
2943                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
2944         }
2945         rcu_read_unlock();
2946
2947         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
2948                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2949                 printk(KERN_ERR "start %lu, size %lu, fe_logical %lu\n",
2950                         (unsigned long) start, (unsigned long) size,
2951                         (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
2952         }
2953         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
2954                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
2955         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
2956
2957         /* now prepare goal request */
2958
2959         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
2960          * placement or satisfy big request as is */
2961         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
2962         ac->ac_g_ex.fe_len = size;
2963
2964         /* define goal start in order to merge */
2965         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
2966                 /* merge to the right */
2967                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
2968                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
2969                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
2970                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
2971         }
2972         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
2973                 /* merge to the left */
2974                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
2975                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
2976                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
2977                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
2978         }
2979
2980         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
2981                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
2982 }
2983
2984 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
2985 {
2986         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2987
2988         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
2989                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
2990                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
2991                 if (ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2992                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
2993                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
2994                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
2995                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
2996                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
2997                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
2998                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
2999         }
3000
3001         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3002                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3003         else
3004                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3005 }
3006
3007 /*
3008  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3009  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3010  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3011  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3012  */
3013 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3014 {
3015         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3016         int len;
3017
3018         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
3019                 len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3020                 pa->pa_free += len;
3021         }
3022
3023 }
3024
3025 /*
3026  * use blocks preallocated to inode
3027  */
3028 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3029                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3030 {
3031         ext4_fsblk_t start;
3032         ext4_fsblk_t end;
3033         int len;
3034
3035         /* found preallocated blocks, use them */
3036         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3037         end = min(pa->pa_pstart + pa->pa_len, start + ac->ac_o_ex.fe_len);
3038         len = end - start;
3039         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3040                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3041         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3042         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3043         ac->ac_pa = pa;
3044
3045         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3046         BUG_ON(start + len > pa->pa_pstart + pa->pa_len);
3047         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3048         pa->pa_free -= len;
3049
3050         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3051 }
3052
3053 /*
3054  * use blocks preallocated to locality group
3055  */
3056 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3057                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3058 {
3059         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3060
3061         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3062                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3063                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3064         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3065         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3066         ac->ac_pa = pa;
3067
3068         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3069          * possible race when the group is being loaded concurrently
3070          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3071          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3072          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3073          */
3074         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3075 }
3076
3077 /*
3078  * Return the prealloc space that have minimal distance
3079  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3080  * space that is having currently known minimal distance
3081  * from the goal block.
3082  */
3083 static struct ext4_prealloc_space *
3084 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3085                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3086                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3087 {
3088         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3089
3090         if (cpa == NULL) {
3091                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3092                 return pa;
3093         }
3094         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3095         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3096
3097         if (cur_distance < new_distance)
3098                 return cpa;
3099
3100         /* drop the previous reference */
3101         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3102         atomic_inc(&pa->pa_count);
3103         return pa;
3104 }
3105
3106 /*
3107  * search goal blocks in preallocated space
3108  */
3109 static noinline_for_stack int
3110 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3111 {
3112         int order, i;
3113         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3114         struct ext4_locality_group *lg;
3115         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3116         ext4_fsblk_t goal_block;
3117
3118         /* only data can be preallocated */
3119         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3120                 return 0;
3121
3122         /* first, try per-file preallocation */
3123         rcu_read_lock();
3124         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3125
3126                 /* all fields in this condition don't change,
3127                  * so we can skip locking for them */
3128                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3129                         ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa->pa_lstart + pa->pa_len)
3130                         continue;
3131
3132                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3133                 if (!(EXT4_I(ac->ac_inode)->i_flags & EXT4_EXTENTS_FL) &&
3134                         pa->pa_pstart + pa->pa_len > EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS)
3135                         continue;
3136
3137                 /* found preallocated blocks, use them */
3138                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3139                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3140                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3141                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3142                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3143                         ac->ac_criteria = 10;
3144                         rcu_read_unlock();
3145                         return 1;
3146                 }
3147                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3148         }
3149         rcu_read_unlock();
3150
3151         /* can we use group allocation? */
3152         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3153                 return 0;
3154
3155         /* inode may have no locality group for some reason */
3156         lg = ac->ac_lg;
3157         if (lg == NULL)
3158                 return 0;
3159         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3160         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3161                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3162                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3163
3164         goal_block = ac->ac_g_ex.fe_group * EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb) +
3165                      ac->ac_g_ex.fe_start +
3166                      le32_to_cpu(EXT4_SB(ac->ac_sb)->s_es->s_first_data_block);
3167         /*
3168          * search for the prealloc space that is having
3169          * minimal distance from the goal block.
3170          */
3171         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3172                 rcu_read_lock();
3173                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3174                                         pa_inode_list) {
3175                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3176                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3177                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3178
3179                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3180                                                                 pa, cpa);
3181                         }
3182                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3183                 }
3184                 rcu_read_unlock();
3185         }
3186         if (cpa) {
3187                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3188                 ac->ac_criteria = 20;
3189                 return 1;
3190         }
3191         return 0;
3192 }
3193
3194 /*
3195  * the function goes through all block freed in the group
3196  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3197  * buddy must be generated from this bitmap
3198  * Need to be called with the ext4 group lock held
3199  */
3200 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3201                                                 ext4_group_t group)
3202 {
3203         struct rb_node *n;
3204         struct ext4_group_info *grp;
3205         struct ext4_free_data *entry;
3206
3207         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3208         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3209
3210         while (n) {
3211                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, node);
3212                 mb_set_bits(bitmap, entry->start_blk, entry->count);
3213                 n = rb_next(n);
3214         }
3215         return;
3216 }
3217
3218 /*
3219  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3220  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3221  * Need to be called with ext4 group lock held
3222  */
3223 static noinline_for_stack
3224 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3225                                         ext4_group_t group)
3226 {
3227         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3228         struct ext4_prealloc_space *pa;
3229         struct list_head *cur;
3230         ext4_group_t groupnr;
3231         ext4_grpblk_t start;
3232         int preallocated = 0;
3233         int count = 0;
3234         int len;
3235
3236         /* all form of preallocation discards first load group,
3237          * so the only competing code is preallocation use.
3238          * we don't need any locking here
3239          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3240          * otherwise we could leave used blocks available for
3241          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3242          * is dropping preallocation
3243          */
3244         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3245                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3246                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3247                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3248                                              &groupnr, &start);
3249                 len = pa->pa_len;
3250                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3251                 if (unlikely(len == 0))
3252                         continue;
3253                 BUG_ON(groupnr != group);
3254                 mb_set_bits(bitmap, start, len);
3255                 preallocated += len;
3256                 count++;
3257         }
3258         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3259 }
3260
3261 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3262 {
3263         struct ext4_prealloc_space *pa;
3264         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3265         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3266 }
3267
3268 /*
3269  * drops a reference to preallocated space descriptor
3270  * if this was the last reference and the space is consumed
3271  */
3272 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3273                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3274 {
3275         ext4_group_t grp;
3276         ext4_fsblk_t grp_blk;
3277
3278         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3279                 return;
3280
3281         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3282         spin_lock(&pa->pa_lock);
3283         if (pa->pa_deleted == 1) {
3284                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3285                 return;
3286         }
3287
3288         pa->pa_deleted = 1;
3289         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3290
3291         grp_blk = pa->pa_pstart;
3292         /* 
3293          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3294          * next group when pa is used up
3295          */
3296         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3297                 grp_blk--;
3298
3299         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3300
3301         /*
3302          * possible race:
3303          *
3304          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3305          *                                      find block B in PA
3306          *  copy on-disk bitmap to buddy
3307          *                                      mark B in on-disk bitmap
3308          *                                      drop PA from group
3309          *  mark all PAs in buddy
3310          *
3311          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3312          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3313          * against that pair
3314          */
3315         ext4_lock_group(sb, grp);
3316         list_del(&pa->pa_group_list);
3317         ext4_unlock_group(sb, grp);
3318
3319         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3320         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3321         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3322
3323         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3324 }
3325
3326 /*
3327  * creates new preallocated space for given inode
3328  */
3329 static noinline_for_stack int
3330 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3331 {
3332         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3333         struct ext4_prealloc_space *pa;
3334         struct ext4_group_info *grp;
3335         struct ext4_inode_info *ei;
3336
3337         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3338         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3339         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3340         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3341
3342         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3343         if (pa == NULL)
3344                 return -ENOMEM;
3345
3346         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3347                 int winl;
3348                 int wins;
3349                 int win;
3350                 int offs;
3351
3352                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3353                  * so, found space must get proper lstart
3354                  * to cover original request */
3355                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3356                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3357
3358                 /* we're limited by original request in that
3359                  * logical block must be covered any way
3360                  * winl is window we can move our chunk within */
3361                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3362
3363                 /* also, we should cover whole original request */
3364                 wins = ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len;
3365
3366                 /* the smallest one defines real window */
3367                 win = min(winl, wins);
3368
3369                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical % ac->ac_b_ex.fe_len;
3370                 if (offs && offs < win)
3371                         win = offs;
3372
3373                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical - win;
3374                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3375                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3376         }
3377
3378         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3379          * allocated blocks for history */
3380         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3381
3382         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3383         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3384         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3385         pa->pa_free = pa->pa_len;
3386         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3387         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3388         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3389         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3390         pa->pa_deleted = 0;
3391         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3392
3393         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3394                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3395         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3396
3397         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3398         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3399
3400         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3401         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3402
3403         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3404         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3405
3406         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3407         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3408         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3409
3410         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3411         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3412         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3413
3414         return 0;
3415 }
3416
3417 /*
3418  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3419  */
3420 static noinline_for_stack int
3421 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3422 {
3423         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3424         struct ext4_locality_group *lg;
3425         struct ext4_prealloc_space *pa;
3426         struct ext4_group_info *grp;
3427
3428         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3429         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3430         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3431         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3432
3433         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3434         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3435         if (pa == NULL)
3436                 return -ENOMEM;
3437
3438         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3439          * allocated blocks for history */
3440         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3441
3442         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3443         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3444         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3445         pa->pa_free = pa->pa_len;
3446         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3447         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3448         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3449         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3450         pa->pa_deleted = 0;
3451         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3452
3453         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3454                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3455         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3456
3457         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3458         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3459
3460         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3461         lg = ac->ac_lg;
3462         BUG_ON(lg == NULL);
3463
3464         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3465         pa->pa_inode = NULL;
3466
3467         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3468         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3469         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3470
3471         /*
3472          * We will later add the new pa to the right bucket
3473          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3474          */
3475         return 0;
3476 }
3477
3478 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3479 {
3480         int err;
3481
3482         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3483                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3484         else
3485                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3486         return err;
3487 }
3488
3489 /*
3490  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3491  * in-core bitmap and buddy.
3492  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3493  * nobody else can find/use it.
3494  * the caller MUST hold group/inode locks.
3495  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3496  */
3497 static noinline_for_stack int
3498 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3499                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3500                         struct ext4_allocation_context *ac)
3501 {
3502         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3503         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3504         unsigned int end;
3505         unsigned int next;
3506         ext4_group_t group;
3507         ext4_grpblk_t bit;
3508         unsigned long long grp_blk_start;
3509         sector_t start;
3510         int err = 0;
3511         int free = 0;
3512
3513         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3514         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3515         grp_blk_start = pa->pa_pstart - bit;
3516         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3517         end = bit + pa->pa_len;
3518
3519         if (ac) {
3520                 ac->ac_sb = sb;
3521                 ac->ac_inode = pa->pa_inode;
3522         }
3523
3524         while (bit < end) {
3525                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3526                 if (bit >= end)
3527                         break;
3528                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3529                 start = group * EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) + bit +
3530                                 le32_to_cpu(sbi->s_es->s_first_data_block);
3531                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3532                                 (unsigned) start, (unsigned) next - bit,
3533                                 (unsigned) group);
3534                 free += next - bit;
3535
3536                 if (ac) {
3537                         ac->ac_b_ex.fe_group = group;
3538                         ac->ac_b_ex.fe_start = bit;
3539                         ac->ac_b_ex.fe_len = next - bit;
3540                         ac->ac_b_ex.fe_logical = 0;
3541                         trace_ext4_mballoc_discard(ac);
3542                 }
3543
3544                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(ac, pa, grp_blk_start + bit,
3545                                                next - bit);
3546                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3547                 bit = next + 1;
3548         }
3549         if (free != pa->pa_free) {
3550                 printk(KERN_CRIT "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu\n",
3551                         pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3552                         (unsigned long) pa->pa_pstart,
3553                         (unsigned long) pa->pa_len);
3554                 ext4_grp_locked_error(sb, group,
3555                                         __func__, "free %u, pa_free %u",
3556                                         free, pa->pa_free);
3557                 /*
3558                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3559                  * from the bitmap and continue.
3560                  */
3561         }
3562         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3563
3564         return err;
3565 }
3566
3567 static noinline_for_stack int
3568 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3569                                 struct ext4_prealloc_space *pa,
3570                                 struct ext4_allocation_context *ac)
3571 {
3572         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3573         ext4_group_t group;
3574         ext4_grpblk_t bit;
3575
3576         trace_ext4_mb_release_group_pa(ac, pa);
3577         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3578         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3579         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3580         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3581         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3582
3583         if (ac) {
3584                 ac->ac_sb = sb;
3585                 ac->ac_inode = NULL;
3586                 ac->ac_b_ex.fe_group = group;
3587                 ac->ac_b_ex.fe_start = bit;
3588                 ac->ac_b_ex.fe_len = pa->pa_len;
3589                 ac->ac_b_ex.fe_logical = 0;
3590                 trace_ext4_mballoc_discard(ac);
3591         }
3592
3593         return 0;
3594 }
3595
3596 /*
3597  * releases all preallocations in given group
3598  *
3599  * first, we need to decide discard policy:
3600  * - when do we discard
3601  *   1) ENOSPC
3602  * - how many do we discard
3603  *   1) how many requested
3604  */
3605 static noinline_for_stack int
3606 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3607                                         ext4_group_t group, int needed)
3608 {
3609         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3610         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3611         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3612         struct ext4_allocation_context *ac;
3613         struct list_head list;
3614         struct ext4_buddy e4b;
3615         int err;
3616         int busy = 0;
3617         int free = 0;
3618
3619         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3620
3621         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3622                 return 0;
3623
3624         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3625         if (bitmap_bh == NULL) {
3626                 ext4_error(sb, __func__, "Error in reading block "
3627                                 "bitmap for %u", group);
3628                 return 0;
3629         }
3630
3631         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3632         if (err) {
3633                 ext4_error(sb, __func__, "Error in loading buddy "
3634                                 "information for %u", group);
3635                 put_bh(bitmap_bh);
3636                 return 0;
3637         }
3638
3639         if (needed == 0)
3640                 needed = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) + 1;
3641
3642         INIT_LIST_HEAD(&list);
3643         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
3644         if (ac)
3645                 ac->ac_sb = sb;
3646 repeat:
3647         ext4_lock_group(sb, group);
3648         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3649                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3650                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3651                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3652                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3653                         busy = 1;
3654                         continue;
3655                 }
3656                 if (pa->pa_deleted) {
3657                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3658                         continue;
3659                 }
3660
3661                 /* seems this one can be freed ... */
3662                 pa->pa_deleted = 1;
3663
3664                 /* we can trust pa_free ... */
3665                 free += pa->pa_free;
3666
3667                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3668
3669                 list_del(&pa->pa_group_list);
3670                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3671         }
3672
3673         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3674         if (free < needed && busy) {
3675                 busy = 0;
3676                 ext4_unlock_group(sb, group);
3677                 /*
3678                  * Yield the CPU here so that we don't get soft lockup
3679                  * in non preempt case.
3680                  */
3681                 yield();
3682                 goto repeat;
3683         }
3684
3685         /* found anything to free? */
3686         if (list_empty(&list)) {
3687                 BUG_ON(free != 0);
3688                 goto out;
3689         }
3690
3691         /* now free all selected PAs */
3692         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3693
3694                 /* remove from object (inode or locality group) */
3695                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3696                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3697                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3698
3699                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3700                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa, ac);
3701                 else
3702                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa, ac);
3703
3704                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3705                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3706         }
3707
3708 out:
3709         ext4_unlock_group(sb, group);
3710         if (ac)
3711                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
3712         ext4_mb_release_desc(&e4b);
3713         put_bh(bitmap_bh);
3714         return free;
3715 }
3716
3717 /*
3718  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3719  *
3720  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3721  * We don't want another block to be served from the prealloc
3722  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3723  *
3724  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3725  */
3726 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3727 {
3728         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3729         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3730         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3731         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3732         struct ext4_allocation_context *ac;
3733         ext4_group_t group = 0;
3734         struct list_head list;
3735         struct ext4_buddy e4b;
3736         int err;
3737
3738         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3739                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3740                 return;
3741         }
3742
3743         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3744         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3745
3746         INIT_LIST_HEAD(&list);
3747
3748         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
3749         if (ac) {
3750                 ac->ac_sb = sb;
3751                 ac->ac_inode = inode;
3752         }
3753 repeat:
3754         /* first, collect all pa's in the inode */
3755         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3756         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3757                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3758                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3759                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3760                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3761                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3762                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3763                          * use preallocation while we're discarding it */
3764                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3765                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3766                         printk(KERN_ERR "uh-oh! used pa while discarding\n");
3767                         WARN_ON(1);
3768                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3769                         goto repeat;
3770
3771                 }
3772                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3773                         pa->pa_deleted = 1;
3774                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3775                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3776                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3777                         continue;
3778                 }
3779
3780                 /* someone is deleting pa right now */
3781                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3782                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3783
3784                 /* we have to wait here because pa_deleted
3785                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3786                  * the list. as we might be called from
3787                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3788                  * and concurrent thread which is unlinking
3789                  * pa from inode's list may access already
3790                  * freed memory, bad-bad-bad */
3791
3792                 /* XXX: if this happens too often, we can
3793                  * add a flag to force wait only in case
3794                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3795                  * regular truncate */
3796                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3797                 goto repeat;
3798         }
3799         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3800
3801         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3802                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3803                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3804
3805                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3806                 if (err) {
3807                         ext4_error(sb, __func__, "Error in loading buddy "
3808                                         "information for %u", group);
3809                         continue;
3810                 }
3811
3812                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3813                 if (bitmap_bh == NULL) {
3814                         ext4_error(sb, __func__, "Error in reading block "
3815                                         "bitmap for %u", group);
3816                         ext4_mb_release_desc(&e4b);
3817                         continue;
3818                 }
3819
3820                 ext4_lock_group(sb, group);
3821                 list_del(&pa->pa_group_list);
3822                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa, ac);
3823                 ext4_unlock_group(sb, group);
3824
3825                 ext4_mb_release_desc(&e4b);
3826                 put_bh(bitmap_bh);
3827
3828                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3829                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3830         }
3831         if (ac)
3832                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
3833 }
3834
3835 /*
3836  * finds all preallocated spaces and return blocks being freed to them
3837  * if preallocated space becomes full (no block is used from the space)
3838  * then the function frees space in buddy
3839  * XXX: at the moment, truncate (which is the only way to free blocks)
3840  * discards all preallocations
3841  */
3842 static void ext4_mb_return_to_preallocation(struct inode *inode,
3843                                         struct ext4_buddy *e4b,
3844                                         sector_t block, int count)
3845 {
3846         BUG_ON(!list_empty(&EXT4_I(inode)->i_prealloc_list));
3847 }
3848 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3849 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3850 {
3851         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3852         ext4_group_t ngroups, i;
3853
3854         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: Can't allocate:"
3855                         " Allocation context details:\n");
3856         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: status %d flags %d\n",
3857                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3858         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: orig %lu/%lu/%lu@%lu, goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3859                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d\n",
3860                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3861                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3862                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3863                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3864                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3865                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3866                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3867                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3868                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3869                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3870                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3871                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3872                         (int)ac->ac_criteria);
3873         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: %lu scanned, %d found\n", ac->ac_ex_scanned,
3874                 ac->ac_found);
3875         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: groups: \n");
3876         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3877         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3878                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3879                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3880                 ext4_grpblk_t start;
3881                 struct list_head *cur;
3882                 ext4_lock_group(sb, i);
3883                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3884                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3885                                         pa_group_list);
3886                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3887                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3888                                                      NULL, &start);
3889                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3890                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3891                                start, pa->pa_len);
3892                 }
3893                 ext4_unlock_group(sb, i);
3894
3895                 if (grp->bb_free == 0)
3896                         continue;
3897                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3898                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3899         }
3900         printk(KERN_ERR "\n");
3901 }
3902 #else
3903 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3904 {
3905         return;
3906 }
3907 #endif
3908
3909 /*
3910  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3911  * file is determined by the current size or the resulting size after
3912  * allocation which ever is larger
3913  *
3914  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3915  */
3916 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3917 {
3918         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3919         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3920         loff_t size, isize;
3921
3922         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3923                 return;
3924
3925         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3926                 return;
3927
3928         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
3929         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3930                 >> bsbits;
3931
3932         if ((size == isize) &&
3933             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3934             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3935                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3936                 return;
3937         }
3938
3939         /* don't use group allocation for large files */
3940         size = max(size, isize);
3941         if (size >= sbi->s_mb_stream_request) {
3942                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3943                 return;
3944         }
3945
3946         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
3947         /*
3948          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
3949          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
3950          * request from multiple CPUs.
3951          */
3952         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
3953
3954         /* we're going to use group allocation */
3955         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
3956
3957         /* serialize all allocations in the group */
3958         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
3959 }
3960
3961 static noinline_for_stack int
3962 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
3963                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3964 {
3965         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
3966         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3967         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
3968         ext4_group_t group;
3969         unsigned int len;
3970         ext4_fsblk_t goal;
3971         ext4_grpblk_t block;
3972
3973         /* we can't allocate > group size */
3974         len = ar->len;
3975
3976         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
3977         if (len >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10)
3978                 len = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10;
3979
3980         /* start searching from the goal */
3981         goal = ar->goal;
3982         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
3983                         goal >= ext4_blocks_count(es))
3984                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
3985         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
3986
3987         /* set up allocation goals */
3988         memset(ac, 0, sizeof(struct ext4_allocation_context));
3989         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical;
3990         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
3991         ac->ac_sb = sb;
3992         ac->ac_inode = ar->inode;
3993         ac->ac_o_ex.fe_logical = ar->logical;
3994         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
3995         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
3996         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
3997         ac->ac_g_ex.fe_logical = ar->logical;
3998         ac->ac_g_ex.fe_group = group;
3999         ac->ac_g_ex.fe_start = block;
4000         ac->ac_g_ex.fe_len = len;
4001         ac->ac_flags = ar->flags;
4002
4003         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4004          * locality group. this is a policy, actually */
4005         ext4_mb_group_or_file(ac);
4006
4007         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4008                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4009                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4010                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4011                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4012                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4013                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4014         return 0;
4015
4016 }
4017
4018 static noinline_for_stack void
4019 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4020                                         struct ext4_locality_group *lg,
4021                                         int order, int total_entries)
4022 {
4023         ext4_group_t group = 0;
4024         struct ext4_buddy e4b;
4025         struct list_head discard_list;
4026         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4027         struct ext4_allocation_context *ac;
4028
4029         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4030
4031         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4032         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4033         if (ac)
4034                 ac->ac_sb = sb;
4035
4036         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4037         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4038                                                 pa_inode_list) {
4039                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4040                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4041                         /*
4042                          * This is the pa that we just used
4043                          * for block allocation. So don't
4044                          * free that
4045                          */
4046                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4047                         continue;
4048                 }
4049                 if (pa->pa_deleted) {
4050                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4051                         continue;
4052                 }
4053                 /* only lg prealloc space */
4054                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4055
4056                 /* seems this one can be freed ... */
4057                 pa->pa_deleted = 1;
4058                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4059
4060                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4061                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4062
4063                 total_entries--;
4064                 if (total_entries <= 5) {
4065                         /*
4066                          * we want to keep only 5 entries
4067                          * allowing it to grow to 8. This
4068                          * mak sure we don't call discard
4069                          * soon for this list.
4070                          */
4071                         break;
4072                 }
4073         }
4074         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4075
4076         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4077
4078                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4079                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4080                         ext4_error(sb, __func__, "Error in loading buddy "
4081                                         "information for %u", group);
4082                         continue;
4083                 }
4084                 ext4_lock_group(sb, group);
4085                 list_del(&pa->pa_group_list);
4086                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa, ac);
4087                 ext4_unlock_group(sb, group);
4088
4089                 ext4_mb_release_desc(&e4b);
4090                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4091                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4092         }
4093         if (ac)
4094                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4095 }
4096
4097 /*
4098  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4099  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4100  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4101  *
4102  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4103  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4104  */
4105
4106 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4107 {
4108         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4109         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4110         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4111         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4112
4113         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4114         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4115                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4116                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4117         /* Add the prealloc space to lg */
4118         rcu_read_lock();
4119         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4120                                                 pa_inode_list) {
4121                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4122                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4123                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4124                         continue;
4125                 }
4126                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4127                         /* Add to the tail of the previous entry */
4128                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4129                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4130                         added = 1;
4131                         /*
4132                          * we want to count the total
4133                          * number of entries in the list
4134                          */
4135                 }
4136                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4137                 lg_prealloc_count++;
4138         }
4139         if (!added)
4140                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4141                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4142         rcu_read_unlock();
4143
4144         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4145         if (lg_prealloc_count > 8) {
4146                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4147                                                 order, lg_prealloc_count);
4148                 return;
4149         }
4150         return ;
4151 }
4152
4153 /*
4154  * release all resource we used in allocation
4155  */
4156 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4157 {
4158         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4159         if (pa) {
4160                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4161                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4162                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4163                         pa->pa_pstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4164                         pa->pa_lstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4165                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4166                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4167                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4168                 }
4169         }
4170         if (ac->alloc_semp)
4171                 up_read(ac->alloc_semp);
4172         if (pa) {
4173                 /*
4174                  * We want to add the pa to the right bucket.
4175                  * Remove it from the list and while adding
4176                  * make sure the list to which we are adding
4177                  * doesn't grow big.  We need to release
4178                  * alloc_semp before calling ext4_mb_add_n_trim()
4179                  */
4180                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4181                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4182                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4183                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4184                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4185                 }
4186                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4187         }
4188         if (ac->ac_bitmap_page)
4189                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4190         if (ac->ac_buddy_page)
4191                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4192         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4193                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4194         ext4_mb_collect_stats(ac);
4195         return 0;
4196 }
4197
4198 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4199 {
4200         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4201         int ret;
4202         int freed = 0;
4203
4204         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4205         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4206                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4207                 freed += ret;
4208                 needed -= ret;
4209         }
4210
4211         return freed;
4212 }
4213
4214 /*
4215  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4216  * it tries to use preallocation first, then falls back
4217  * to usual allocation
4218  */
4219 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4220                                  struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4221 {
4222         int freed;
4223         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4224         struct ext4_sb_info *sbi;
4225         struct super_block *sb;
4226         ext4_fsblk_t block = 0;
4227         unsigned int inquota = 0;
4228         unsigned int reserv_blks = 0;
4229
4230         sb = ar->inode->i_sb;
4231         sbi = EXT4_SB(sb);
4232
4233         trace_ext4_request_blocks(ar);
4234
4235         /*
4236          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4237          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4238          * reserved when data being copied into pagecache.
4239          */
4240         if (EXT4_I(ar->inode)->i_delalloc_reserved_flag)
4241                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4242         else {
4243                 /* Without delayed allocation we need to verify
4244                  * there is enough free blocks to do block allocation
4245                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4246                  */
4247                 while (ar->len && ext4_claim_free_blocks(sbi, ar->len)) {
4248                         /* let others to free the space */
4249                         yield();
4250                         ar->len = ar->len >> 1;
4251                 }
4252                 if (!ar->len) {
4253                         *errp = -ENOSPC;
4254                         return 0;
4255                 }
4256                 reserv_blks = ar->len;
4257                 while (ar->len && vfs_dq_alloc_block(ar->inode, ar->len)) {
4258                         ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4259                         ar->len--;
4260                 }
4261                 inquota = ar->len;
4262                 if (ar->len == 0) {
4263                         *errp = -EDQUOT;
4264                         goto out3;
4265                 }
4266         }
4267
4268         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4269         if (!ac) {
4270                 ar->len = 0;
4271                 *errp = -ENOMEM;
4272                 goto out1;
4273         }
4274
4275         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4276         if (*errp) {
4277                 ar->len = 0;
4278                 goto out2;
4279         }
4280
4281         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4282         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4283                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4284                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4285 repeat:
4286                 /* allocate space in core */
4287                 ext4_mb_regular_allocator(ac);
4288
4289                 /* as we've just preallocated more space than
4290                  * user requested orinally, we store allocated
4291                  * space in a special descriptor */
4292                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4293                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4294                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4295         }
4296         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4297                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_blks);
4298                 if (*errp ==  -EAGAIN) {
4299                         /*
4300                          * drop the reference that we took
4301                          * in ext4_mb_use_best_found
4302                          */
4303                         ext4_mb_release_context(ac);
4304                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4305                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4306                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4307                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4308                         goto repeat;
4309                 } else if (*errp) {
4310                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4311                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4312                         ar->len = 0;
4313                         ext4_mb_show_ac(ac);
4314                 } else {
4315                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4316                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4317                 }
4318         } else {
4319                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4320                 if (freed)
4321                         goto repeat;
4322                 *errp = -ENOSPC;
4323                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4324                 ar->len = 0;
4325                 ext4_mb_show_ac(ac);
4326         }
4327
4328         ext4_mb_release_context(ac);
4329
4330 out2:
4331         kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4332 out1:
4333         if (inquota && ar->len < inquota)
4334                 vfs_dq_free_block(ar->inode, inquota - ar->len);
4335 out3:
4336         if (!ar->len) {
4337                 if (!EXT4_I(ar->inode)->i_delalloc_reserved_flag)
4338                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4339                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter,
4340                                                 reserv_blks);
4341         }
4342
4343         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4344
4345         return block;
4346 }
4347
4348 /*
4349  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4350  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4351  * AND the blocks are associated with the same group.
4352  */
4353 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4354                         struct ext4_free_data *entry2)
4355 {
4356         if ((entry1->t_tid == entry2->t_tid) &&
4357             (entry1->group == entry2->group) &&
4358             ((entry1->start_blk + entry1->count) == entry2->start_blk))
4359                 return 1;
4360         return 0;
4361 }
4362
4363 static noinline_for_stack int
4364 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4365                       struct ext4_free_data *new_entry)
4366 {
4367         ext4_grpblk_t block;
4368         struct ext4_free_data *entry;
4369         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4370         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4371         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4372         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4373         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4374
4375         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4376         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4377         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4378
4379         new_node = &new_entry->node;
4380         block = new_entry->start_blk;
4381
4382         if (!*n) {
4383                 /* first free block exent. We need to
4384                    protect buddy cache from being freed,
4385                  * otherwise we'll refresh it from
4386                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4387                  * blocks */
4388                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4389                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4390         }
4391         while (*n) {
4392                 parent = *n;
4393                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, node);
4394                 if (block < entry->start_blk)
4395                         n = &(*n)->rb_left;
4396                 else if (block >= (entry->start_blk + entry->count))
4397                         n = &(*n)->rb_right;
4398                 else {
4399                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, __func__,
4400                                         "Double free of blocks %d (%d %d)",
4401                                         block, entry->start_blk, entry->count);
4402                         return 0;
4403                 }
4404         }
4405
4406         rb_link_node(new_node, parent, n);
4407         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4408
4409         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4410         node = rb_prev(new_node);
4411         if (node) {
4412                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4413                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4414                         new_entry->start_blk = entry->start_blk;
4415                         new_entry->count += entry->count;
4416                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4417                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4418                         list_del(&entry->list);
4419                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4420                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4421                 }
4422         }
4423
4424         node = rb_next(new_node);
4425         if (node) {
4426                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4427                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4428                         new_entry->count += entry->count;
4429                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4430                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4431                         list_del(&entry->list);
4432                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4433                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4434                 }
4435         }
4436         /* Add the extent to transaction's private list */
4437         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4438         list_add(&new_entry->list, &handle->h_transaction->t_private_list);
4439         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4440         return 0;
4441 }
4442
4443 /**
4444  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4445  * @handle:             handle for this transaction
4446  * @inode:              inode
4447  * @block:              start physical block to free
4448  * @count:              number of blocks to count
4449  * @metadata:           Are these metadata blocks
4450  */
4451 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4452                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4453                       unsigned long count, int flags)
4454 {
4455         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4456         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4457         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4458         struct ext4_group_desc *gdp;
4459         struct ext4_super_block *es;
4460         unsigned long freed = 0;
4461         unsigned int overflow;
4462         ext4_grpblk_t bit;
4463         struct buffer_head *gd_bh;
4464         ext4_group_t block_group;
4465         struct ext4_sb_info *sbi;
4466         struct ext4_buddy e4b;
4467         int err = 0;
4468         int ret;
4469
4470         if (bh) {
4471                 if (block)
4472                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4473                 else
4474                         block = bh->b_blocknr;
4475         }
4476
4477         sbi = EXT4_SB(sb);
4478         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
4479         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4480             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4481                 ext4_error(sb, __func__,
4482                            "Freeing blocks not in datazone - "
4483                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4484                 goto error_return;
4485         }
4486
4487         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4488         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4489
4490         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4491                 struct buffer_head *tbh = bh;
4492                 int i;
4493
4494                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4495
4496                 for (i = 0; i < count; i++) {
4497                         if (!bh)
4498                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4499                                                         block + i);
4500                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA, 
4501                                     inode, tbh, block + i);
4502                 }
4503         }
4504
4505         /* 
4506          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4507          * after the transaction is committed, which we can do by
4508          * treating the block as metadata, below.  We make an
4509          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4510          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4511          */
4512         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4513                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4514
4515         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4516         if (ac) {
4517                 ac->ac_inode = inode;
4518                 ac->ac_sb = sb;
4519         }
4520
4521 do_more:
4522         overflow = 0;
4523         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4524
4525         /*
4526          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4527          * boundary.
4528          */
4529         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4530                 overflow = bit + count - EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4531                 count -= overflow;
4532         }
4533         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4534         if (!bitmap_bh) {
4535                 err = -EIO;
4536                 goto error_return;
4537         }
4538         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4539         if (!gdp) {
4540                 err = -EIO;
4541                 goto error_return;
4542         }
4543
4544         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4545             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4546             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4547                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4548             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4549                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4550
4551                 ext4_error(sb, __func__,
4552                            "Freeing blocks in system zone - "
4553                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4554                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4555                 goto error_return;
4556         }
4557
4558         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4559         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4560         if (err)
4561                 goto error_return;
4562
4563         /*
4564          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4565          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4566          * using it
4567          */
4568         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4569         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4570         if (err)
4571                 goto error_return;
4572 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4573         {
4574                 int i;
4575                 for (i = 0; i < count; i++)
4576                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4577         }
4578 #endif
4579         if (ac) {
4580                 ac->ac_b_ex.fe_group = block_group;
4581                 ac->ac_b_ex.fe_start = bit;
4582                 ac->ac_b_ex.fe_len = count;
4583                 trace_ext4_mballoc_free(ac);
4584         }
4585
4586         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4587         if (err)
4588                 goto error_return;
4589
4590         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4591                 struct ext4_free_data *new_entry;
4592                 /*
4593                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4594                  * be used until this transaction is committed
4595                  */
4596                 new_entry  = kmem_cache_alloc(ext4_free_ext_cachep, GFP_NOFS);
4597                 new_entry->start_blk = bit;
4598                 new_entry->group  = block_group;
4599                 new_entry->count = count;
4600                 new_entry->t_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4601
4602                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4603                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4604                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4605         } else {
4606                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4607                  * with group lock held. generate_buddy look at
4608                  * them with group lock_held
4609                  */
4610                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4611                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4612                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count);
4613                 ext4_mb_return_to_preallocation(inode, &e4b, block, count);
4614         }
4615
4616         ret = ext4_free_blks_count(sb, gdp) + count;
4617         ext4_free_blks_set(sb, gdp, ret);
4618         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, gdp);
4619         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4620         percpu_counter_add(&sbi->s_freeblocks_counter, count);
4621
4622         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4623                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4624                 atomic_add(count, &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
4625         }
4626
4627         ext4_mb_release_desc(&e4b);
4628
4629         freed += count;
4630
4631         /* We dirtied the bitmap block */
4632         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4633         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4634
4635         /* And the group descriptor block */
4636         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4637         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4638         if (!err)
4639                 err = ret;
4640
4641         if (overflow && !err) {
4642                 block += count;
4643                 count = overflow;
4644                 put_bh(bitmap_bh);
4645                 goto do_more;
4646         }
4647         sb->s_dirt = 1;
4648 error_return:
4649         if (freed)
4650                 vfs_dq_free_block(inode, freed);
4651         brelse(bitmap_bh);
4652         ext4_std_error(sb, err);
4653         if (ac)
4654                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4655         return;
4656 }