ext4: don't allow ext4_free_blocks() to fail due to ENOMEM
[linux-3.10.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 "ext4_jbd2.h"
25 #include "mballoc.h"
26 #include <linux/log2.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <trace/events/ext4.h>
30
31 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
32 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
33
34 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
35 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
36 #endif
37
38 /*
39  * MUSTDO:
40  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
41  *   - search for metadata in few groups
42  *
43  * TODO v4:
44  *   - normalization should take into account whether file is still open
45  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
46  *   - don't normalize tails
47  *   - quota
48  *   - reservation for superuser
49  *
50  * TODO v3:
51  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
52  *   - track min/max extents in each group for better group selection
53  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
54  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
55  *   - error handling
56  */
57
58 /*
59  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
60  * near to the goal(block) value specified.
61  *
62  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
63  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
64  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
65  * would have after allocation, or the current file size, which ever
66  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
67  * select to use the group preallocation. The default value of
68  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
69  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
70  * terms of number of blocks.
71  *
72  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
73  * ensure that we have small files closer together on the disk.
74  *
75  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
76  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
77  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
78  * represented as:
79  *
80  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
81  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
82  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
83  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
84  *
85  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
86  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
87  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
88  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
89  *
90  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
91  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
92  * pa_free.
93  *
94  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
95  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
96  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
97  *
98  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
99  *
100  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
101  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
102  *
103  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
104  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
105  *
106  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
107  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
108  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
109  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
110  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
111  * we can access them through the page cache. The information regarding
112  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
113  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
114  * inode as:
115  *
116  *  {                        page                        }
117  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
118  *
119  *
120  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
121  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
122  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
123  * which is blocks_per_page/2
124  *
125  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
126  * away when the filesystem is unmounted.
127  *
128  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
129  * to locate that many free blocks we return with additional information
130  * regarding rest of the contiguous physical block available
131  *
132  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
133  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
134  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
135  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
136  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
137  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
138  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
139  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
140  * 512 blocks. This can be tuned via
141  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
142  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
143  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
144  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
145  * greater than the default mb_group_prealloc.
146  *
147  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
148  *
149  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
150  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
151  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
152  *
153  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
154  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
155  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
156  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
157  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
158  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
159  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
160  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
161  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
162  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
163  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
164  * the group specified as the goal value in allocation context via
165  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
166  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
167  * checked.
168  *
169  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
170  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
171  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
172  * subsequent request.
173  */
174
175 /*
176  * mballoc operates on the following data:
177  *  - on-disk bitmap
178  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
179  *  - preallocation descriptors (PAs)
180  *
181  * there are two types of preallocations:
182  *  - inode
183  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
184  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
185  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
186  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
187  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
188  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
189  *    also means that freeing any block within descriptor's range
190  *    must discard all preallocated blocks.
191  *  - locality group
192  *    assigned to specific locality group which does not translate to
193  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
194  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
195  *    it's consumed from the beginning to the end.
196  *
197  * relation between them can be expressed as:
198  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
199  *
200  * this mean blocks mballoc considers used are:
201  *  - allocated blocks (persistent)
202  *  - preallocated blocks (non-persistent)
203  *
204  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
205  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
206  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
207  *
208  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
209  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
210  *
211  * all operations can be expressed as:
212  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
213  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
214  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
215  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
216  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
217  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
218  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
219  *        is used in real operation because we can't know actual used
220  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
221  *
222  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
223  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
224  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
225  * the following knowledge:
226  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
227  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
228  *     nobody can re-allocate that block
229  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
230  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
231  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
232  *     block
233  *
234  * so, now we're building a concurrency table:
235  *  - init buddy vs.
236  *    - new PA
237  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
238  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
239  *    - use inode PA
240  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
241  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
242  *    - discard inode PA
243  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
244  *    - use locality group PA
245  *      again PA-=N must be serialized with init
246  *    - discard locality group PA
247  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
248  *  - new PA vs.
249  *    - use inode PA
250  *      i_data_sem serializes them
251  *    - discard inode PA
252  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
253  *    - use locality group PA
254  *      some mutex should serialize them
255  *    - discard locality group PA
256  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
257  *  - use inode PA
258  *    - use inode PA
259  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
260  *    - discard inode PA
261  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
262  *    - use locality group PA
263  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
264  *    - discard locality group PA
265  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
266  *
267  * now we're ready to make few consequences:
268  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
269  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
270  *  - PA changes only after on-disk bitmap
271  *  - discard must not compete with init. either init is done before
272  *    any discard or they're serialized somehow
273  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
274  *
275  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
276  * in this case, but we should care about concurrent init
277  *
278  */
279
280  /*
281  * Logic in few words:
282  *
283  *  - allocation:
284  *    load group
285  *    find blocks
286  *    mark bits in on-disk bitmap
287  *    release group
288  *
289  *  - use preallocation:
290  *    find proper PA (per-inode or group)
291  *    load group
292  *    mark bits in on-disk bitmap
293  *    release group
294  *    release PA
295  *
296  *  - free:
297  *    load group
298  *    mark bits in on-disk bitmap
299  *    release group
300  *
301  *  - discard preallocations in group:
302  *    mark PAs deleted
303  *    move them onto local list
304  *    load on-disk bitmap
305  *    load group
306  *    remove PA from object (inode or locality group)
307  *    mark free blocks in-core
308  *
309  *  - discard inode's preallocations:
310  */
311
312 /*
313  * Locking rules
314  *
315  * Locks:
316  *  - bitlock on a group        (group)
317  *  - object (inode/locality)   (object)
318  *  - per-pa lock               (pa)
319  *
320  * Paths:
321  *  - new pa
322  *    object
323  *    group
324  *
325  *  - find and use pa:
326  *    pa
327  *
328  *  - release consumed pa:
329  *    pa
330  *    group
331  *    object
332  *
333  *  - generate in-core bitmap:
334  *    group
335  *        pa
336  *
337  *  - discard all for given object (inode, locality group):
338  *    object
339  *        pa
340  *    group
341  *
342  *  - discard all for given group:
343  *    group
344  *        pa
345  *    group
346  *        object
347  *
348  */
349 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
350 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
351 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
352
353 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
354  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
355  * each unique s_blocksize_bits */
356 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
357 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
358
359 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
360         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
361         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
362         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
363 };
364
365 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
366                                         ext4_group_t group);
367 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
368                                                 ext4_group_t group);
369 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
370                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
371
372 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
373 {
374 #if BITS_PER_LONG == 64
375         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
376         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
377 #elif BITS_PER_LONG == 32
378         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
379         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
380 #else
381 #error "how many bits you are?!"
382 #endif
383         return addr;
384 }
385
386 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
387 {
388         /*
389          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
390          * needs unsigned long aligned address
391          */
392         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
393         return ext4_test_bit(bit, addr);
394 }
395
396 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
397 {
398         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
399         ext4_set_bit(bit, addr);
400 }
401
402 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
403 {
404         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
405         ext4_clear_bit(bit, addr);
406 }
407
408 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
409 {
410         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
411         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
412 }
413
414 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
415 {
416         int fix = 0, ret, tmpmax;
417         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
418         tmpmax = max + fix;
419         start += fix;
420
421         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
422         if (ret > max)
423                 return max;
424         return ret;
425 }
426
427 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
428 {
429         int fix = 0, ret, tmpmax;
430         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
431         tmpmax = max + fix;
432         start += fix;
433
434         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
435         if (ret > max)
436                 return max;
437         return ret;
438 }
439
440 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
441 {
442         char *bb;
443
444         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
445         BUG_ON(max == NULL);
446
447         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
448                 *max = 0;
449                 return NULL;
450         }
451
452         /* at order 0 we see each particular block */
453         if (order == 0) {
454                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
455                 return e4b->bd_bitmap;
456         }
457
458         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
459         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
460
461         return bb;
462 }
463
464 #ifdef DOUBLE_CHECK
465 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
466                            int first, int count)
467 {
468         int i;
469         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
470
471         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
472                 return;
473         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
474         for (i = 0; i < count; i++) {
475                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
476                         ext4_fsblk_t blocknr;
477
478                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
479                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
480                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
481                                               inode ? inode->i_ino : 0,
482                                               blocknr,
483                                               "freeing block already freed "
484                                               "(bit %u)",
485                                               first + i);
486                 }
487                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
488         }
489 }
490
491 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
492 {
493         int i;
494
495         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
496                 return;
497         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
498         for (i = 0; i < count; i++) {
499                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
500                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
501         }
502 }
503
504 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
505 {
506         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
507                 unsigned char *b1, *b2;
508                 int i;
509                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
510                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
511                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
512                         if (b1[i] != b2[i]) {
513                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
514                                          "corruption in group %u "
515                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
516                                          "on disk/prealloc",
517                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
518                                 BUG();
519                         }
520                 }
521         }
522 }
523
524 #else
525 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
526                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
527 {
528         return;
529 }
530 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
531                                                 int first, int count)
532 {
533         return;
534 }
535 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
536 {
537         return;
538 }
539 #endif
540
541 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
542
543 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
544 do {                                                                    \
545         if (!(assert)) {                                                \
546                 printk(KERN_EMERG                                       \
547                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
548                         function, file, line, # assert);                \
549                 BUG();                                                  \
550         }                                                               \
551 } while (0)
552
553 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
554                                 const char *function, int line)
555 {
556         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
557         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
558         int max;
559         int max2;
560         int i;
561         int j;
562         int k;
563         int count;
564         struct ext4_group_info *grp;
565         int fragments = 0;
566         int fstart;
567         struct list_head *cur;
568         void *buddy;
569         void *buddy2;
570
571         {
572                 static int mb_check_counter;
573                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
574                         return 0;
575         }
576
577         while (order > 1) {
578                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
579                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
580                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
581                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
582                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
583                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
584
585                 count = 0;
586                 for (i = 0; i < max; i++) {
587
588                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
589                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
590                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
591                                         MB_CHECK_ASSERT(
592                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
593                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
594                                         MB_CHECK_ASSERT(
595                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
596                                 }
597                                 continue;
598                         }
599
600                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
601                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
602                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
603
604                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
605                                 k = (i * (1 << order)) + j;
606                                 MB_CHECK_ASSERT(
607                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
608                         }
609                         count++;
610                 }
611                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
612                 order--;
613         }
614
615         fstart = -1;
616         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
617         for (i = 0; i < max; i++) {
618                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
619                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
620                         if (fstart == -1) {
621                                 fragments++;
622                                 fstart = i;
623                         }
624                         continue;
625                 }
626                 fstart = -1;
627                 /* check used bits only */
628                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
629                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
630                         k = i >> j;
631                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
632                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
633                 }
634         }
635         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
636         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
637
638         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
639         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
640                 ext4_group_t groupnr;
641                 struct ext4_prealloc_space *pa;
642                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
643                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
644                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
645                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
646                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
647         }
648         return 0;
649 }
650 #undef MB_CHECK_ASSERT
651 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
652                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
653 #else
654 #define mb_check_buddy(e4b)
655 #endif
656
657 /*
658  * Divide blocks started from @first with length @len into
659  * smaller chunks with power of 2 blocks.
660  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
661  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
662  */
663 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
664                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
665                                         struct ext4_group_info *grp)
666 {
667         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
668         ext4_grpblk_t min;
669         ext4_grpblk_t max;
670         ext4_grpblk_t chunk;
671         unsigned short border;
672
673         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
674
675         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
676
677         while (len > 0) {
678                 /* find how many blocks can be covered since this position */
679                 max = ffs(first | border) - 1;
680
681                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
682                 min = fls(len) - 1;
683
684                 if (max < min)
685                         min = max;
686                 chunk = 1 << min;
687
688                 /* mark multiblock chunks only */
689                 grp->bb_counters[min]++;
690                 if (min > 0)
691                         mb_clear_bit(first >> min,
692                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
693
694                 len -= chunk;
695                 first += chunk;
696         }
697 }
698
699 /*
700  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
701  * group.
702  */
703 static void
704 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
705 {
706         int i;
707         int bits;
708
709         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
710
711         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
712         for (i = bits; i >= 0; i--) {
713                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
714                         grp->bb_largest_free_order = i;
715                         break;
716                 }
717         }
718 }
719
720 static noinline_for_stack
721 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
722                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
723 {
724         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
725         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
726         ext4_grpblk_t i = 0;
727         ext4_grpblk_t first;
728         ext4_grpblk_t len;
729         unsigned free = 0;
730         unsigned fragments = 0;
731         unsigned long long period = get_cycles();
732
733         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
734          * of on-disk bitmap and preallocations */
735         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
736         grp->bb_first_free = i;
737         while (i < max) {
738                 fragments++;
739                 first = i;
740                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
741                 len = i - first;
742                 free += len;
743                 if (len > 1)
744                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
745                 else
746                         grp->bb_counters[0]++;
747                 if (i < max)
748                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
749         }
750         grp->bb_fragments = fragments;
751
752         if (free != grp->bb_free) {
753                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
754                                       "%u clusters in bitmap, %u in gd",
755                                       free, grp->bb_free);
756                 /*
757                  * If we intent to continue, we consider group descritor
758                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
759                  */
760                 grp->bb_free = free;
761         }
762         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
763
764         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
765
766         period = get_cycles() - period;
767         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
768         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
769         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
770         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
771 }
772
773 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
774 {
775         int count;
776         int order = 1;
777         void *buddy;
778
779         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
780                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
781         }
782         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
783         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
784                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
785                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
786
787         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
788                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
789 }
790
791 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
792  * for convenience. The information regarding each group
793  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
794  * block bitmap and buddy information. The information are
795  * stored in the inode as
796  *
797  * {                        page                        }
798  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
799  *
800  *
801  * one block each for bitmap and buddy information.
802  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
803  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
804  * So it can have information regarding groups_per_page which
805  * is blocks_per_page/2
806  *
807  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
808  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
809  */
810
811 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
812 {
813         ext4_group_t ngroups;
814         int blocksize;
815         int blocks_per_page;
816         int groups_per_page;
817         int err = 0;
818         int i;
819         ext4_group_t first_group, group;
820         int first_block;
821         struct super_block *sb;
822         struct buffer_head *bhs;
823         struct buffer_head **bh = NULL;
824         struct inode *inode;
825         char *data;
826         char *bitmap;
827         struct ext4_group_info *grinfo;
828
829         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
830
831         inode = page->mapping->host;
832         sb = inode->i_sb;
833         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
834         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
835         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
836
837         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
838         if (groups_per_page == 0)
839                 groups_per_page = 1;
840
841         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
842         if (groups_per_page > 1) {
843                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
844                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
845                 if (bh == NULL) {
846                         err = -ENOMEM;
847                         goto out;
848                 }
849         } else
850                 bh = &bhs;
851
852         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
853
854         /* read all groups the page covers into the cache */
855         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
856                 if (group >= ngroups)
857                         break;
858
859                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
860                 /*
861                  * If page is uptodate then we came here after online resize
862                  * which added some new uninitialized group info structs, so
863                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
864                  * which may be currently in use by an allocating task.
865                  */
866                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
867                         bh[i] = NULL;
868                         continue;
869                 }
870                 if (!(bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group))) {
871                         err = -ENOMEM;
872                         goto out;
873                 }
874                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
875         }
876
877         /* wait for I/O completion */
878         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
879                 if (bh[i] && ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i])) {
880                         err = -EIO;
881                         goto out;
882                 }
883         }
884
885         first_block = page->index * blocks_per_page;
886         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
887                 group = (first_block + i) >> 1;
888                 if (group >= ngroups)
889                         break;
890
891                 if (!bh[group - first_group])
892                         /* skip initialized uptodate buddy */
893                         continue;
894
895                 /*
896                  * data carry information regarding this
897                  * particular group in the format specified
898                  * above
899                  *
900                  */
901                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
902                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
903
904                 /*
905                  * We place the buddy block and bitmap block
906                  * close together
907                  */
908                 if ((first_block + i) & 1) {
909                         /* this is block of buddy */
910                         BUG_ON(incore == NULL);
911                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
912                                 group, page->index, i * blocksize);
913                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
914                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
915                         grinfo->bb_fragments = 0;
916                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
917                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
918                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
919                         /*
920                          * incore got set to the group block bitmap below
921                          */
922                         ext4_lock_group(sb, group);
923                         /* init the buddy */
924                         memset(data, 0xff, blocksize);
925                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
926                         ext4_unlock_group(sb, group);
927                         incore = NULL;
928                 } else {
929                         /* this is block of bitmap */
930                         BUG_ON(incore != NULL);
931                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
932                                 group, page->index, i * blocksize);
933                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
934
935                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
936                         ext4_lock_group(sb, group);
937                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
938
939                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
940                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
941                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
942                         ext4_unlock_group(sb, group);
943
944                         /* set incore so that the buddy information can be
945                          * generated using this
946                          */
947                         incore = data;
948                 }
949         }
950         SetPageUptodate(page);
951
952 out:
953         if (bh) {
954                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
955                         brelse(bh[i]);
956                 if (bh != &bhs)
957                         kfree(bh);
958         }
959         return err;
960 }
961
962 /*
963  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
964  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
965  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
966  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
967  */
968 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
969                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
970 {
971         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
972         int block, pnum, poff;
973         int blocks_per_page;
974         struct page *page;
975
976         e4b->bd_buddy_page = NULL;
977         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
978
979         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
980         /*
981          * the buddy cache inode stores the block bitmap
982          * and buddy information in consecutive blocks.
983          * So for each group we need two blocks.
984          */
985         block = group * 2;
986         pnum = block / blocks_per_page;
987         poff = block % blocks_per_page;
988         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
989         if (!page)
990                 return -EIO;
991         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
992         e4b->bd_bitmap_page = page;
993         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
994
995         if (blocks_per_page >= 2) {
996                 /* buddy and bitmap are on the same page */
997                 return 0;
998         }
999
1000         block++;
1001         pnum = block / blocks_per_page;
1002         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1003         if (!page)
1004                 return -EIO;
1005         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1006         e4b->bd_buddy_page = page;
1007         return 0;
1008 }
1009
1010 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1011 {
1012         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1013                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1014                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1015         }
1016         if (e4b->bd_buddy_page) {
1017                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1018                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1019         }
1020 }
1021
1022 /*
1023  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1024  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1025  * calling this routine!
1026  */
1027 static noinline_for_stack
1028 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1029 {
1030
1031         struct ext4_group_info *this_grp;
1032         struct ext4_buddy e4b;
1033         struct page *page;
1034         int ret = 0;
1035
1036         might_sleep();
1037         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1038         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1039         /*
1040          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1041          * page which map to the group from which we are already
1042          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1043          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1044          * would have pinned buddy page to page cache.
1045          */
1046         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1047         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1048                 /*
1049                  * somebody initialized the group
1050                  * return without doing anything
1051                  */
1052                 goto err;
1053         }
1054
1055         page = e4b.bd_bitmap_page;
1056         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1057         if (ret)
1058                 goto err;
1059         if (!PageUptodate(page)) {
1060                 ret = -EIO;
1061                 goto err;
1062         }
1063         mark_page_accessed(page);
1064
1065         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1066                 /*
1067                  * If both the bitmap and buddy are in
1068                  * the same page we don't need to force
1069                  * init the buddy
1070                  */
1071                 ret = 0;
1072                 goto err;
1073         }
1074         /* init buddy cache */
1075         page = e4b.bd_buddy_page;
1076         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1077         if (ret)
1078                 goto err;
1079         if (!PageUptodate(page)) {
1080                 ret = -EIO;
1081                 goto err;
1082         }
1083         mark_page_accessed(page);
1084 err:
1085         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1086         return ret;
1087 }
1088
1089 /*
1090  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1091  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1092  * calling this routine!
1093  */
1094 static noinline_for_stack int
1095 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1096                                         struct ext4_buddy *e4b)
1097 {
1098         int blocks_per_page;
1099         int block;
1100         int pnum;
1101         int poff;
1102         struct page *page;
1103         int ret;
1104         struct ext4_group_info *grp;
1105         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1106         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1107
1108         might_sleep();
1109         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1110
1111         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1112         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1113
1114         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1115         e4b->bd_info = grp;
1116         e4b->bd_sb = sb;
1117         e4b->bd_group = group;
1118         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1119         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1120
1121         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1122                 /*
1123                  * we need full data about the group
1124                  * to make a good selection
1125                  */
1126                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1127                 if (ret)
1128                         return ret;
1129         }
1130
1131         /*
1132          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1133          * and buddy information in consecutive blocks.
1134          * So for each group we need two blocks.
1135          */
1136         block = group * 2;
1137         pnum = block / blocks_per_page;
1138         poff = block % blocks_per_page;
1139
1140         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1141          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1142         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1143         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1144                 if (page)
1145                         /*
1146                          * drop the page reference and try
1147                          * to get the page with lock. If we
1148                          * are not uptodate that implies
1149                          * somebody just created the page but
1150                          * is yet to initialize the same. So
1151                          * wait for it to initialize.
1152                          */
1153                         page_cache_release(page);
1154                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1155                 if (page) {
1156                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1157                         if (!PageUptodate(page)) {
1158                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1159                                 if (ret) {
1160                                         unlock_page(page);
1161                                         goto err;
1162                                 }
1163                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1164                                                (poff * sb->s_blocksize));
1165                         }
1166                         unlock_page(page);
1167                 }
1168         }
1169         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1170                 ret = -EIO;
1171                 goto err;
1172         }
1173         e4b->bd_bitmap_page = page;
1174         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1175         mark_page_accessed(page);
1176
1177         block++;
1178         pnum = block / blocks_per_page;
1179         poff = block % blocks_per_page;
1180
1181         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1182         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1183                 if (page)
1184                         page_cache_release(page);
1185                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1186                 if (page) {
1187                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1188                         if (!PageUptodate(page)) {
1189                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1190                                 if (ret) {
1191                                         unlock_page(page);
1192                                         goto err;
1193                                 }
1194                         }
1195                         unlock_page(page);
1196                 }
1197         }
1198         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1199                 ret = -EIO;
1200                 goto err;
1201         }
1202         e4b->bd_buddy_page = page;
1203         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1204         mark_page_accessed(page);
1205
1206         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1207         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1208
1209         return 0;
1210
1211 err:
1212         if (page)
1213                 page_cache_release(page);
1214         if (e4b->bd_bitmap_page)
1215                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1216         if (e4b->bd_buddy_page)
1217                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1218         e4b->bd_buddy = NULL;
1219         e4b->bd_bitmap = NULL;
1220         return ret;
1221 }
1222
1223 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1224 {
1225         if (e4b->bd_bitmap_page)
1226                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1227         if (e4b->bd_buddy_page)
1228                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1229 }
1230
1231
1232 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1233 {
1234         int order = 1;
1235         void *bb;
1236
1237         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1238         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1239
1240         bb = e4b->bd_buddy;
1241         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1242                 block = block >> 1;
1243                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1244                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1245                         return order;
1246                 }
1247                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1248                 order++;
1249         }
1250         return 0;
1251 }
1252
1253 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1254 {
1255         __u32 *addr;
1256
1257         len = cur + len;
1258         while (cur < len) {
1259                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1260                         /* fast path: clear whole word at once */
1261                         addr = bm + (cur >> 3);
1262                         *addr = 0;
1263                         cur += 32;
1264                         continue;
1265                 }
1266                 mb_clear_bit(cur, bm);
1267                 cur++;
1268         }
1269 }
1270
1271 /* clear bits in given range
1272  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1273  */
1274 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1275 {
1276         __u32 *addr;
1277         int zero_bit = -1;
1278
1279         len = cur + len;
1280         while (cur < len) {
1281                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1282                         /* fast path: clear whole word at once */
1283                         addr = bm + (cur >> 3);
1284                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1285                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1286                         *addr = 0;
1287                         cur += 32;
1288                         continue;
1289                 }
1290                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1291                         zero_bit = cur;
1292                 cur++;
1293         }
1294
1295         return zero_bit;
1296 }
1297
1298 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1299 {
1300         __u32 *addr;
1301
1302         len = cur + len;
1303         while (cur < len) {
1304                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1305                         /* fast path: set whole word at once */
1306                         addr = bm + (cur >> 3);
1307                         *addr = 0xffffffff;
1308                         cur += 32;
1309                         continue;
1310                 }
1311                 mb_set_bit(cur, bm);
1312                 cur++;
1313         }
1314 }
1315
1316 /*
1317  * _________________________________________________________________ */
1318
1319 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1320 {
1321         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1322                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1323                 (*bit) -= side;
1324                 return 1;
1325         }
1326         else {
1327                 (*bit) += side;
1328                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1329                 return -1;
1330         }
1331 }
1332
1333 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1334 {
1335         int max;
1336         int order = 1;
1337         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1338
1339         while (buddy) {
1340                 void *buddy2;
1341
1342                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1343                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1344                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1345                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1346                  * align with upper layer and then go up.
1347                  * Releasing entire group is all about clearing
1348                  * single bit of highest order buddy.
1349                  */
1350
1351                 /* Example:
1352                  * ---------------------------------
1353                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1354                  * ---------------------------------
1355                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1356                  * ---------------------------------
1357                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1358                  *      \_____________________/
1359                  *
1360                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1361                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1362                  * decrease bb_counters and extend range to
1363                  * [0; 6]
1364                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1365                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1366                  * [0; 5].
1367                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1368                  */
1369
1370
1371                 if (first & 1)
1372                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1373                 if (!(last & 1))
1374                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1375                 if (first > last)
1376                         break;
1377                 order++;
1378
1379                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1380                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1381                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1382                         break;
1383                 }
1384                 first >>= 1;
1385                 last >>= 1;
1386                 buddy = buddy2;
1387         }
1388 }
1389
1390 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1391                            int first, int count)
1392 {
1393         int left_is_free = 0;
1394         int right_is_free = 0;
1395         int block;
1396         int last = first + count - 1;
1397         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1398
1399         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1400         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1401         mb_check_buddy(e4b);
1402         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1403
1404         e4b->bd_info->bb_free += count;
1405         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1406                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1407
1408         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1409          * clear range and then check right neighbour
1410          */
1411         if (first != 0)
1412                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1413         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1414         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1415                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1416
1417         if (unlikely(block != -1)) {
1418                 ext4_fsblk_t blocknr;
1419
1420                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1421                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1422                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1423                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1424                                       blocknr,
1425                                       "freeing already freed block "
1426                                       "(bit %u)", block);
1427                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1428                 goto done;
1429         }
1430
1431         /* let's maintain fragments counter */
1432         if (left_is_free && right_is_free)
1433                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1434         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1435                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1436
1437         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1438          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1439          * zero order checks.
1440          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1441          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1442          */
1443         if (first & 1) {
1444                 first += !left_is_free;
1445                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1446         }
1447         if (!(last & 1)) {
1448                 last -= !right_is_free;
1449                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1450         }
1451
1452         if (first <= last)
1453                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1454
1455 done:
1456         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1457         mb_check_buddy(e4b);
1458 }
1459
1460 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1461                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1462 {
1463         int next = block;
1464         int max, order;
1465         void *buddy;
1466
1467         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1468         BUG_ON(ex == NULL);
1469
1470         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1471         BUG_ON(buddy == NULL);
1472         BUG_ON(block >= max);
1473         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1474                 ex->fe_len = 0;
1475                 ex->fe_start = 0;
1476                 ex->fe_group = 0;
1477                 return 0;
1478         }
1479
1480         /* find actual order */
1481         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1482         block = block >> order;
1483
1484         ex->fe_len = 1 << order;
1485         ex->fe_start = block << order;
1486         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1487
1488         /* calc difference from given start */
1489         next = next - ex->fe_start;
1490         ex->fe_len -= next;
1491         ex->fe_start += next;
1492
1493         while (needed > ex->fe_len &&
1494                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1495
1496                 if (block + 1 >= max)
1497                         break;
1498
1499                 next = (block + 1) * (1 << order);
1500                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1501                         break;
1502
1503                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1504
1505                 block = next >> order;
1506                 ex->fe_len += 1 << order;
1507         }
1508
1509         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1510         return ex->fe_len;
1511 }
1512
1513 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1514 {
1515         int ord;
1516         int mlen = 0;
1517         int max = 0;
1518         int cur;
1519         int start = ex->fe_start;
1520         int len = ex->fe_len;
1521         unsigned ret = 0;
1522         int len0 = len;
1523         void *buddy;
1524
1525         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1526         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1527         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1528         mb_check_buddy(e4b);
1529         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1530
1531         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1532         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1533                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1534
1535         /* let's maintain fragments counter */
1536         if (start != 0)
1537                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1538         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1539                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1540         if (mlen && max)
1541                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1542         else if (!mlen && !max)
1543                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1544
1545         /* let's maintain buddy itself */
1546         while (len) {
1547                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1548
1549                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1550                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1551                         mlen = 1 << ord;
1552                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1553                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1554                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1555                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1556                         start += mlen;
1557                         len -= mlen;
1558                         BUG_ON(len < 0);
1559                         continue;
1560                 }
1561
1562                 /* store for history */
1563                 if (ret == 0)
1564                         ret = len | (ord << 16);
1565
1566                 /* we have to split large buddy */
1567                 BUG_ON(ord <= 0);
1568                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1569                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1570                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1571
1572                 ord--;
1573                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1574                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1575                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1576                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1577                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1578                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1579         }
1580         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1581
1582         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1583         mb_check_buddy(e4b);
1584
1585         return ret;
1586 }
1587
1588 /*
1589  * Must be called under group lock!
1590  */
1591 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1592                                         struct ext4_buddy *e4b)
1593 {
1594         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1595         int ret;
1596
1597         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1598         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1599
1600         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1601         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1602         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1603
1604         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1605          * allocated blocks for history */
1606         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1607
1608         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1609         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1610         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1611
1612         /*
1613          * take the page reference. We want the page to be pinned
1614          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1615          * group until we update the bitmap. That would mean we
1616          * double allocate blocks. The reference is dropped
1617          * in ext4_mb_release_context
1618          */
1619         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1620         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1621         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1622         get_page(ac->ac_buddy_page);
1623         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1624         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1625                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1626                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1627                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1628                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1629         }
1630 }
1631
1632 /*
1633  * regular allocator, for general purposes allocation
1634  */
1635
1636 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1637                                         struct ext4_buddy *e4b,
1638                                         int finish_group)
1639 {
1640         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1641         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1642         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1643         struct ext4_free_extent ex;
1644         int max;
1645
1646         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1647                 return;
1648         /*
1649          * We don't want to scan for a whole year
1650          */
1651         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1652                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1653                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1654                 return;
1655         }
1656
1657         /*
1658          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1659          */
1660         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1661                 return;
1662
1663         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1664                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1665                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1666                  * when it was found (within this lock-unlock
1667                  * period or not) */
1668                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1669                 if (max >= gex->fe_len) {
1670                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1671                         return;
1672                 }
1673         }
1674 }
1675
1676 /*
1677  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1678  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1679  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1680  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1681  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1682  * mballoc can't find good enough extent.
1683  *
1684  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1685  */
1686 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1687                                         struct ext4_free_extent *ex,
1688                                         struct ext4_buddy *e4b)
1689 {
1690         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1691         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1692
1693         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1694         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1695         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1696         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1697
1698         ac->ac_found++;
1699
1700         /*
1701          * The special case - take what you catch first
1702          */
1703         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1704                 *bex = *ex;
1705                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1706                 return;
1707         }
1708
1709         /*
1710          * Let's check whether the chuck is good enough
1711          */
1712         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1713                 *bex = *ex;
1714                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1715                 return;
1716         }
1717
1718         /*
1719          * If this is first found extent, just store it in the context
1720          */
1721         if (bex->fe_len == 0) {
1722                 *bex = *ex;
1723                 return;
1724         }
1725
1726         /*
1727          * If new found extent is better, store it in the context
1728          */
1729         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1730                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1731                  * larger than previous best one is better */
1732                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1733                         *bex = *ex;
1734         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1735                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1736                  * an extent that still satisfy the request, but is
1737                  * smaller than previous one */
1738                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1739                         *bex = *ex;
1740         }
1741
1742         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1743 }
1744
1745 static noinline_for_stack
1746 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1747                                         struct ext4_buddy *e4b)
1748 {
1749         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1750         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1751         int max;
1752         int err;
1753
1754         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1755         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1756         if (err)
1757                 return err;
1758
1759         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1760         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1761
1762         if (max > 0) {
1763                 ac->ac_b_ex = ex;
1764                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1765         }
1766
1767         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1768         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1769
1770         return 0;
1771 }
1772
1773 static noinline_for_stack
1774 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1775                                 struct ext4_buddy *e4b)
1776 {
1777         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1778         int max;
1779         int err;
1780         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1781         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1782         struct ext4_free_extent ex;
1783
1784         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1785                 return 0;
1786         if (grp->bb_free == 0)
1787                 return 0;
1788
1789         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1790         if (err)
1791                 return err;
1792
1793         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1794         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1795                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1796
1797         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1798                 ext4_fsblk_t start;
1799
1800                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1801                         ex.fe_start;
1802                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1803                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1804                         ac->ac_found++;
1805                         ac->ac_b_ex = ex;
1806                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1807                 }
1808         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1809                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1810                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1811                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1812                 ac->ac_found++;
1813                 ac->ac_b_ex = ex;
1814                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1815         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1816                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1817                  * number of blocks to an existing extent */
1818                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1819                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1820                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1821                 ac->ac_found++;
1822                 ac->ac_b_ex = ex;
1823                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1824         }
1825         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1826         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1827
1828         return 0;
1829 }
1830
1831 /*
1832  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1833  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1834  */
1835 static noinline_for_stack
1836 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1837                                         struct ext4_buddy *e4b)
1838 {
1839         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1840         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1841         void *buddy;
1842         int i;
1843         int k;
1844         int max;
1845
1846         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1847         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1848                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1849                         continue;
1850
1851                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1852                 BUG_ON(buddy == NULL);
1853
1854                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1855                 BUG_ON(k >= max);
1856
1857                 ac->ac_found++;
1858
1859                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1860                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1861                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1862
1863                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1864
1865                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1866
1867                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1868                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1869
1870                 break;
1871         }
1872 }
1873
1874 /*
1875  * The routine scans the group and measures all found extents.
1876  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1877  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1878  */
1879 static noinline_for_stack
1880 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1881                                         struct ext4_buddy *e4b)
1882 {
1883         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1884         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1885         struct ext4_free_extent ex;
1886         int i;
1887         int free;
1888
1889         free = e4b->bd_info->bb_free;
1890         BUG_ON(free <= 0);
1891
1892         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1893
1894         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1895                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1896                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1897                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1898                         /*
1899                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1900                          * free blocks even though group info says we
1901                          * we have free blocks
1902                          */
1903                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1904                                         "%d free clusters as per "
1905                                         "group info. But bitmap says 0",
1906                                         free);
1907                         break;
1908                 }
1909
1910                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1911                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1912                 if (free < ex.fe_len) {
1913                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1914                                         "%d free clusters as per "
1915                                         "group info. But got %d blocks",
1916                                         free, ex.fe_len);
1917                         /*
1918                          * The number of free blocks differs. This mostly
1919                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1920                          * without claiming the space.
1921                          */
1922                         break;
1923                 }
1924
1925                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1926
1927                 i += ex.fe_len;
1928                 free -= ex.fe_len;
1929         }
1930
1931         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1932 }
1933
1934 /*
1935  * This is a special case for storages like raid5
1936  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1937  */
1938 static noinline_for_stack
1939 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1940                                  struct ext4_buddy *e4b)
1941 {
1942         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1943         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1944         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1945         struct ext4_free_extent ex;
1946         ext4_fsblk_t first_group_block;
1947         ext4_fsblk_t a;
1948         ext4_grpblk_t i;
1949         int max;
1950
1951         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1952
1953         /* find first stripe-aligned block in group */
1954         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1955
1956         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1957         do_div(a, sbi->s_stripe);
1958         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1959
1960         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1961                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1962                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
1963                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1964                                 ac->ac_found++;
1965                                 ac->ac_b_ex = ex;
1966                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1967                                 break;
1968                         }
1969                 }
1970                 i += sbi->s_stripe;
1971         }
1972 }
1973
1974 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1975 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1976                                 ext4_group_t group, int cr)
1977 {
1978         unsigned free, fragments;
1979         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1980         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1981
1982         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1983
1984         free = grp->bb_free;
1985         if (free == 0)
1986                 return 0;
1987         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
1988                 return 0;
1989
1990         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1991         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1992                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1993                 if (ret)
1994                         return 0;
1995         }
1996
1997         fragments = grp->bb_fragments;
1998         if (fragments == 0)
1999                 return 0;
2000
2001         switch (cr) {
2002         case 0:
2003                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2004
2005                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2006                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2007                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2008                     ((group % flex_size) == 0))
2009                         return 0;
2010
2011                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2012                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2013                         return 1;
2014
2015                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2016                         return 0;
2017
2018                 return 1;
2019         case 1:
2020                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2021                         return 1;
2022                 break;
2023         case 2:
2024                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2025                         return 1;
2026                 break;
2027         case 3:
2028                 return 1;
2029         default:
2030                 BUG();
2031         }
2032
2033         return 0;
2034 }
2035
2036 static noinline_for_stack int
2037 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2038 {
2039         ext4_group_t ngroups, group, i;
2040         int cr;
2041         int err = 0;
2042         struct ext4_sb_info *sbi;
2043         struct super_block *sb;
2044         struct ext4_buddy e4b;
2045
2046         sb = ac->ac_sb;
2047         sbi = EXT4_SB(sb);
2048         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2049         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2050         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2051                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2052
2053         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2054
2055         /* first, try the goal */
2056         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2057         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2058                 goto out;
2059
2060         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2061                 goto out;
2062
2063         /*
2064          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2065          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2066          * try exact allocation using buddy.
2067          */
2068         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2069         ac->ac_2order = 0;
2070         /*
2071          * We search using buddy data only if the order of the request
2072          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2073          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2074          */
2075         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2076                 /*
2077                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2078                  */
2079                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2080                         ac->ac_2order = i - 1;
2081         }
2082
2083         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2084         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2085                 /* TBD: may be hot point */
2086                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2087                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2088                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2089                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2090         }
2091
2092         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2093         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2094         /*
2095          * cr == 0 try to get exact allocation,
2096          * cr == 3  try to get anything
2097          */
2098 repeat:
2099         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2100                 ac->ac_criteria = cr;
2101                 /*
2102                  * searching for the right group start
2103                  * from the goal value specified
2104                  */
2105                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2106
2107                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2108                         /*
2109                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2110                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2111                          */
2112                         if (group >= ngroups)
2113                                 group = 0;
2114
2115                         /* This now checks without needing the buddy page */
2116                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2117                                 continue;
2118
2119                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2120                         if (err)
2121                                 goto out;
2122
2123                         ext4_lock_group(sb, group);
2124
2125                         /*
2126                          * We need to check again after locking the
2127                          * block group
2128                          */
2129                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2130                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2131                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2132                                 continue;
2133                         }
2134
2135                         ac->ac_groups_scanned++;
2136                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2137                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2138                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2139                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2140                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2141                         else
2142                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2143
2144                         ext4_unlock_group(sb, group);
2145                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2146
2147                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2148                                 break;
2149                 }
2150         }
2151
2152         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2153             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2154                 /*
2155                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2156                  * the best chunk we've found so far
2157                  */
2158
2159                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2160                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2161                         /*
2162                          * Someone more lucky has already allocated it.
2163                          * The only thing we can do is just take first
2164                          * found block(s)
2165                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2166                          */
2167                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2168                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2169                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2170                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2171                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2172                         cr = 3;
2173                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2174                         goto repeat;
2175                 }
2176         }
2177 out:
2178         return err;
2179 }
2180
2181 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2182 {
2183         struct super_block *sb = seq->private;
2184         ext4_group_t group;
2185
2186         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2187                 return NULL;
2188         group = *pos + 1;
2189         return (void *) ((unsigned long) group);
2190 }
2191
2192 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2193 {
2194         struct super_block *sb = seq->private;
2195         ext4_group_t group;
2196
2197         ++*pos;
2198         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2199                 return NULL;
2200         group = *pos + 1;
2201         return (void *) ((unsigned long) group);
2202 }
2203
2204 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2205 {
2206         struct super_block *sb = seq->private;
2207         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2208         int i;
2209         int err, buddy_loaded = 0;
2210         struct ext4_buddy e4b;
2211         struct ext4_group_info *grinfo;
2212         struct sg {
2213                 struct ext4_group_info info;
2214                 ext4_grpblk_t counters[16];
2215         } sg;
2216
2217         group--;
2218         if (group == 0)
2219                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2220                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2221                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2222                            "group", "free", "frags", "first",
2223                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2224                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2225
2226         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2227                 sizeof(struct ext4_group_info);
2228         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2229         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2230         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2231                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2232                 if (err) {
2233                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2234                         return 0;
2235                 }
2236                 buddy_loaded = 1;
2237         }
2238
2239         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2240
2241         if (buddy_loaded)
2242                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2243
2244         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2245                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2246         for (i = 0; i <= 13; i++)
2247                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2248                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2249         seq_printf(seq, " ]\n");
2250
2251         return 0;
2252 }
2253
2254 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2255 {
2256 }
2257
2258 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2259         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2260         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2261         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2262         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2263 };
2264
2265 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2266 {
2267         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2268         int rc;
2269
2270         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2271         if (rc == 0) {
2272                 struct seq_file *m = file->private_data;
2273                 m->private = sb;
2274         }
2275         return rc;
2276
2277 }
2278
2279 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2280         .owner          = THIS_MODULE,
2281         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2282         .read           = seq_read,
2283         .llseek         = seq_lseek,
2284         .release        = seq_release,
2285 };
2286
2287 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2288 {
2289         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2290         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2291
2292         BUG_ON(!cachep);
2293         return cachep;
2294 }
2295
2296 /*
2297  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2298  * of groups
2299  */
2300 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2301 {
2302         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2303         unsigned size;
2304         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2305
2306         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2307                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2308         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2309                 return 0;
2310
2311         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2312         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2313         if (!new_groupinfo) {
2314                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2315                 return -ENOMEM;
2316         }
2317         if (sbi->s_group_info) {
2318                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2319                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2320                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2321         }
2322         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2323         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2324         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2325                    sbi->s_group_info_size);
2326         return 0;
2327 }
2328
2329 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2330 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2331                           struct ext4_group_desc *desc)
2332 {
2333         int i;
2334         int metalen = 0;
2335         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2336         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2337         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2338
2339         /*
2340          * First check if this group is the first of a reserved block.
2341          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2342          * to ext4_group_info structures
2343          */
2344         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2345                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2346                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2347                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2348                 if (meta_group_info == NULL) {
2349                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2350                                  "for a buddy group");
2351                         goto exit_meta_group_info;
2352                 }
2353                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2354                         meta_group_info;
2355         }
2356
2357         meta_group_info =
2358                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2359         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2360
2361         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL);
2362         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2363                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2364                 goto exit_group_info;
2365         }
2366         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2367                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2368
2369         /*
2370          * initialize bb_free to be able to skip
2371          * empty groups without initialization
2372          */
2373         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2374                 meta_group_info[i]->bb_free =
2375                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2376         } else {
2377                 meta_group_info[i]->bb_free =
2378                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2379         }
2380
2381         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2382         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2383         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2384         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2385
2386 #ifdef DOUBLE_CHECK
2387         {
2388                 struct buffer_head *bh;
2389                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2390                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2391                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2392                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2393                 BUG_ON(bh == NULL);
2394                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2395                         sb->s_blocksize);
2396                 put_bh(bh);
2397         }
2398 #endif
2399
2400         return 0;
2401
2402 exit_group_info:
2403         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2404         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2405                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2406                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2407         }
2408 exit_meta_group_info:
2409         return -ENOMEM;
2410 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2411
2412 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2413 {
2414         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2415         ext4_group_t i;
2416         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2417         int err;
2418         struct ext4_group_desc *desc;
2419         struct kmem_cache *cachep;
2420
2421         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2422         if (err)
2423                 return err;
2424
2425         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2426         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2427                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2428                 goto err_freesgi;
2429         }
2430         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2431          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2432          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2433          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2434         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2435         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2436         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2437                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2438                 if (desc == NULL) {
2439                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2440                         goto err_freebuddy;
2441                 }
2442                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2443                         goto err_freebuddy;
2444         }
2445
2446         return 0;
2447
2448 err_freebuddy:
2449         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2450         while (i-- > 0)
2451                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2452         i = sbi->s_group_info_size;
2453         while (i-- > 0)
2454                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2455         iput(sbi->s_buddy_cache);
2456 err_freesgi:
2457         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2458         return -ENOMEM;
2459 }
2460
2461 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2462 {
2463         int i;
2464
2465         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2466                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2467                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2468                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2469         }
2470 }
2471
2472 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2473 {
2474         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2475         int slab_size;
2476         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2477         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2478         struct kmem_cache *cachep;
2479
2480         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2481                 return -EINVAL;
2482
2483         if (unlikely(cache_index < 0))
2484                 cache_index = 0;
2485
2486         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2487         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2488                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2489                 return 0;       /* Already created */
2490         }
2491
2492         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2493                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2494
2495         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2496                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2497                                         NULL);
2498
2499         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2500
2501         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2502         if (!cachep) {
2503                 printk(KERN_EMERG
2504                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2505                 return -ENOMEM;
2506         }
2507
2508         return 0;
2509 }
2510
2511 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2512 {
2513         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2514         unsigned i, j;
2515         unsigned offset;
2516         unsigned max;
2517         int ret;
2518
2519         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2520
2521         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2522         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2523                 ret = -ENOMEM;
2524                 goto out;
2525         }
2526
2527         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2528         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2529         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2530                 ret = -ENOMEM;
2531                 goto out;
2532         }
2533
2534         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2535         if (ret < 0)
2536                 goto out;
2537
2538         /* order 0 is regular bitmap */
2539         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2540         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2541
2542         i = 1;
2543         offset = 0;
2544         max = sb->s_blocksize << 2;
2545         do {
2546                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2547                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2548                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2549                 max = max >> 1;
2550                 i++;
2551         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2552
2553         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2554         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2555
2556         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2557         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2558         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2559         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2560         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2561         /*
2562          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2563          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2564          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2565          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2566          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2567          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2568          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2569          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2570          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2571          * which seems reasonable as a default.
2572          */
2573         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2574                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2575         /*
2576          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2577          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2578          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2579          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2580          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2581          * the stripes.
2582          */
2583         if (sbi->s_stripe > 1) {
2584                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2585                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2586         }
2587
2588         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2589         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2590                 ret = -ENOMEM;
2591                 goto out_free_groupinfo_slab;
2592         }
2593         for_each_possible_cpu(i) {
2594                 struct ext4_locality_group *lg;
2595                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2596                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2597                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2598                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2599                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2600         }
2601
2602         /* init file for buddy data */
2603         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2604         if (ret != 0)
2605                 goto out_free_locality_groups;
2606
2607         if (sbi->s_proc)
2608                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2609                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2610
2611         return 0;
2612
2613 out_free_locality_groups:
2614         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2615         sbi->s_locality_groups = NULL;
2616 out_free_groupinfo_slab:
2617         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2618 out:
2619         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2620         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2621         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2622         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2623         return ret;
2624 }
2625
2626 /* need to called with the ext4 group lock held */
2627 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2628 {
2629         struct ext4_prealloc_space *pa;
2630         struct list_head *cur, *tmp;
2631         int count = 0;
2632
2633         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2634                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2635                 list_del(&pa->pa_group_list);
2636                 count++;
2637                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2638         }
2639         if (count)
2640                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2641
2642 }
2643
2644 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2645 {
2646         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2647         ext4_group_t i;
2648         int num_meta_group_infos;
2649         struct ext4_group_info *grinfo;
2650         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2651         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2652
2653         if (sbi->s_proc)
2654                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2655
2656         if (sbi->s_group_info) {
2657                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2658                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2659 #ifdef DOUBLE_CHECK
2660                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2661 #endif
2662                         ext4_lock_group(sb, i);
2663                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2664                         ext4_unlock_group(sb, i);
2665                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2666                 }
2667                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2668                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2669                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2670                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2671                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2672                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2673         }
2674         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2675         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2676         if (sbi->s_buddy_cache)
2677                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2678         if (sbi->s_mb_stats) {
2679                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2680                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2681                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2682                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2683                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2684                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2685                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2686                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2687                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2688                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2689                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2690                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2691                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2692                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2693                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2694                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2695                                 sbi->s_mb_generation_time);
2696                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2697                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2698                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2699                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2700         }
2701
2702         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2703
2704         return 0;
2705 }
2706
2707 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2708                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2709 {
2710         ext4_fsblk_t discard_block;
2711
2712         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2713                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2714         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2715         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2716                         (unsigned long long) discard_block, count);
2717         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2718 }
2719
2720 /*
2721  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2722  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2723  */
2724 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2725                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2726                                     int rc)
2727 {
2728         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2729         struct ext4_buddy e4b;
2730         struct ext4_group_info *db;
2731         int err, count = 0, count2 = 0;
2732
2733         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2734                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2735
2736         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2737                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2738                                          entry->efd_start_cluster,
2739                                          entry->efd_count);
2740                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2741                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2742                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2743                                  " with %d", entry->efd_group,
2744                                  entry->efd_start_cluster,
2745                                  entry->efd_count, err);
2746         }
2747
2748         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2749         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2750         BUG_ON(err != 0);
2751
2752
2753         db = e4b.bd_info;
2754         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2755         count += entry->efd_count;
2756         count2++;
2757         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2758         /* Take it out of per group rb tree */
2759         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2760         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2761
2762         /*
2763          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2764          * ext4_trim_fs can trim it.
2765          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2766          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2767          */
2768         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2769                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2770
2771         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2772                 /* No more items in the per group rb tree
2773                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2774                  */
2775                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2776                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2777         }
2778         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2779         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2780         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2781
2782         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2783 }
2784
2785 int __init ext4_init_mballoc(void)
2786 {
2787         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2788                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2789         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2790                 return -ENOMEM;
2791
2792         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2793                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2794         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2795                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2796                 return -ENOMEM;
2797         }
2798
2799         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2800                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2801         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2802                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2803                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2804                 return -ENOMEM;
2805         }
2806         return 0;
2807 }
2808
2809 void ext4_exit_mballoc(void)
2810 {
2811         /*
2812          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2813          * before destroying the slab cache.
2814          */
2815         rcu_barrier();
2816         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2817         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2818         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2819         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2820 }
2821
2822
2823 /*
2824  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2825  * Returns 0 if success or error code
2826  */
2827 static noinline_for_stack int
2828 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2829                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2830 {
2831         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2832         struct ext4_group_desc *gdp;
2833         struct buffer_head *gdp_bh;
2834         struct ext4_sb_info *sbi;
2835         struct super_block *sb;
2836         ext4_fsblk_t block;
2837         int err, len;
2838
2839         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2840         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2841
2842         sb = ac->ac_sb;
2843         sbi = EXT4_SB(sb);
2844
2845         err = -EIO;
2846         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2847         if (!bitmap_bh)
2848                 goto out_err;
2849
2850         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2851         if (err)
2852                 goto out_err;
2853
2854         err = -EIO;
2855         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2856         if (!gdp)
2857                 goto out_err;
2858
2859         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2860                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2861
2862         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2863         if (err)
2864                 goto out_err;
2865
2866         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2867
2868         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2869         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2870                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2871                            "fs metadata", block, block+len);
2872                 /* File system mounted not to panic on error
2873                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2874                  * We leak some of the blocks here.
2875                  */
2876                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2877                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2878                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2879                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2880                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2881                 if (!err)
2882                         err = -EAGAIN;
2883                 goto out_err;
2884         }
2885
2886         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2887 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2888         {
2889                 int i;
2890                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2891                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2892                                                 bitmap_bh->b_data));
2893                 }
2894         }
2895 #endif
2896         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2897                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2898         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2899                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2900                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2901                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2902                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2903         }
2904         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2905         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2906         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2907         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2908
2909         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2910         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2911         /*
2912          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2913          */
2914         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2915                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2916                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2917                                    reserv_clstrs);
2918
2919         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2920                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2921                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2922                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2923                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2924         }
2925
2926         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2927         if (err)
2928                 goto out_err;
2929         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2930
2931 out_err:
2932         brelse(bitmap_bh);
2933         return err;
2934 }
2935
2936 /*
2937  * here we normalize request for locality group
2938  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2939  * s_strip if we set the same via mount option.
2940  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2941  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2942  *
2943  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2944  */
2945 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2946 {
2947         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2948         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2949
2950         BUG_ON(lg == NULL);
2951         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2952         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2953                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2954 }
2955
2956 /*
2957  * Normalization means making request better in terms of
2958  * size and alignment
2959  */
2960 static noinline_for_stack void
2961 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2962                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2963 {
2964         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2965         int bsbits, max;
2966         ext4_lblk_t end;
2967         loff_t size, start_off;
2968         loff_t orig_size __maybe_unused;
2969         ext4_lblk_t start;
2970         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2971         struct ext4_prealloc_space *pa;
2972
2973         /* do normalize only data requests, metadata requests
2974            do not need preallocation */
2975         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2976                 return;
2977
2978         /* sometime caller may want exact blocks */
2979         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2980                 return;
2981
2982         /* caller may indicate that preallocation isn't
2983          * required (it's a tail, for example) */
2984         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2985                 return;
2986
2987         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2988                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2989                 return ;
2990         }
2991
2992         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2993
2994         /* first, let's learn actual file size
2995          * given current request is allocated */
2996         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
2997         size = size << bsbits;
2998         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2999                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3000         orig_size = size;
3001
3002         /* max size of free chunks */
3003         max = 2 << bsbits;
3004
3005 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3006                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3007
3008         /* first, try to predict filesize */
3009         /* XXX: should this table be tunable? */
3010         start_off = 0;
3011         if (size <= 16 * 1024) {
3012                 size = 16 * 1024;
3013         } else if (size <= 32 * 1024) {
3014                 size = 32 * 1024;
3015         } else if (size <= 64 * 1024) {
3016                 size = 64 * 1024;
3017         } else if (size <= 128 * 1024) {
3018                 size = 128 * 1024;
3019         } else if (size <= 256 * 1024) {
3020                 size = 256 * 1024;
3021         } else if (size <= 512 * 1024) {
3022                 size = 512 * 1024;
3023         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3024                 size = 1024 * 1024;
3025         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3026                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3027                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3028                 size = 2 * 1024 * 1024;
3029         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3030                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3031                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3032                 size = 4 * 1024 * 1024;
3033         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3034                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3035                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3036                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3037                 size = 8 * 1024 * 1024;
3038         } else {
3039                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3040                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
3041         }
3042         size = size >> bsbits;
3043         start = start_off >> bsbits;
3044
3045         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3046         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3047                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3048                 start = ar->lleft + 1;
3049         }
3050         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3051                 size -= start + size - ar->lright;
3052
3053         end = start + size;
3054
3055         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3056         rcu_read_lock();
3057         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3058                 ext4_lblk_t pa_end;
3059
3060                 if (pa->pa_deleted)
3061                         continue;
3062                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3063                 if (pa->pa_deleted) {
3064                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3065                         continue;
3066                 }
3067
3068                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3069                                                   pa->pa_len);
3070
3071                 /* PA must not overlap original request */
3072                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3073                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3074
3075                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3076                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3077                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3078                         continue;
3079                 }
3080                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3081
3082                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3083                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3084                         BUG_ON(pa_end < start);
3085                         start = pa_end;
3086                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3087                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3088                         end = pa->pa_lstart;
3089                 }
3090                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3091         }
3092         rcu_read_unlock();
3093         size = end - start;
3094
3095         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3096         rcu_read_lock();
3097         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3098                 ext4_lblk_t pa_end;
3099
3100                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3101                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3102                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3103                                                           pa->pa_len);
3104                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3105                 }
3106                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3107         }
3108         rcu_read_unlock();
3109
3110         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3111                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3112                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3113                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3114                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3115                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3116         }
3117         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3118                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3119         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3120
3121         /* now prepare goal request */
3122
3123         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3124          * placement or satisfy big request as is */
3125         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3126         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3127
3128         /* define goal start in order to merge */
3129         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3130                 /* merge to the right */
3131                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3132                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3133                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3134                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3135         }
3136         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3137                 /* merge to the left */
3138                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3139                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3140                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3141                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3142         }
3143
3144         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3145                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3146 }
3147
3148 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3149 {
3150         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3151
3152         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3153                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3154                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3155                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3156                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3157                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3158                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3159                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3160                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3161                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3162                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3163         }
3164
3165         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3166                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3167         else
3168                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3169 }
3170
3171 /*
3172  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3173  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3174  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3175  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3176  */
3177 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3178 {
3179         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3180
3181         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3182                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3183 }
3184
3185 /*
3186  * use blocks preallocated to inode
3187  */
3188 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3189                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3190 {
3191         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3192         ext4_fsblk_t start;
3193         ext4_fsblk_t end;
3194         int len;
3195
3196         /* found preallocated blocks, use them */
3197         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3198         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3199                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3200         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3201         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3202                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3203         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3204         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3205         ac->ac_pa = pa;
3206
3207         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3208         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3209         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3210         pa->pa_free -= len;
3211
3212         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3213 }
3214
3215 /*
3216  * use blocks preallocated to locality group
3217  */
3218 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3219                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3220 {
3221         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3222
3223         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3224                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3225                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3226         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3227         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3228         ac->ac_pa = pa;
3229
3230         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3231          * possible race when the group is being loaded concurrently
3232          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3233          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3234          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3235          */
3236         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3237 }
3238
3239 /*
3240  * Return the prealloc space that have minimal distance
3241  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3242  * space that is having currently known minimal distance
3243  * from the goal block.
3244  */
3245 static struct ext4_prealloc_space *
3246 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3247                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3248                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3249 {
3250         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3251
3252         if (cpa == NULL) {
3253                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3254                 return pa;
3255         }
3256         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3257         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3258
3259         if (cur_distance <= new_distance)
3260                 return cpa;
3261
3262         /* drop the previous reference */
3263         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3264         atomic_inc(&pa->pa_count);
3265         return pa;
3266 }
3267
3268 /*
3269  * search goal blocks in preallocated space
3270  */
3271 static noinline_for_stack int
3272 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3273 {
3274         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3275         int order, i;
3276         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3277         struct ext4_locality_group *lg;
3278         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3279         ext4_fsblk_t goal_block;
3280
3281         /* only data can be preallocated */
3282         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3283                 return 0;
3284
3285         /* first, try per-file preallocation */
3286         rcu_read_lock();
3287         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3288
3289                 /* all fields in this condition don't change,
3290                  * so we can skip locking for them */
3291                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3292                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3293                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3294                         continue;
3295
3296                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3297                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3298                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3299                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3300                         continue;
3301
3302                 /* found preallocated blocks, use them */
3303                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3304                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3305                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3306                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3307                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3308                         ac->ac_criteria = 10;
3309                         rcu_read_unlock();
3310                         return 1;
3311                 }
3312                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3313         }
3314         rcu_read_unlock();
3315
3316         /* can we use group allocation? */
3317         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3318                 return 0;
3319
3320         /* inode may have no locality group for some reason */
3321         lg = ac->ac_lg;
3322         if (lg == NULL)
3323                 return 0;
3324         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3325         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3326                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3327                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3328
3329         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3330         /*
3331          * search for the prealloc space that is having
3332          * minimal distance from the goal block.
3333          */
3334         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3335                 rcu_read_lock();
3336                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3337                                         pa_inode_list) {
3338                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3339                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3340                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3341
3342                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3343                                                                 pa, cpa);
3344                         }
3345                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3346                 }
3347                 rcu_read_unlock();
3348         }
3349         if (cpa) {
3350                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3351                 ac->ac_criteria = 20;
3352                 return 1;
3353         }
3354         return 0;
3355 }
3356
3357 /*
3358  * the function goes through all block freed in the group
3359  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3360  * buddy must be generated from this bitmap
3361  * Need to be called with the ext4 group lock held
3362  */
3363 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3364                                                 ext4_group_t group)
3365 {
3366         struct rb_node *n;
3367         struct ext4_group_info *grp;
3368         struct ext4_free_data *entry;
3369
3370         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3371         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3372
3373         while (n) {
3374                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3375                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3376                 n = rb_next(n);
3377         }
3378         return;
3379 }
3380
3381 /*
3382  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3383  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3384  * Need to be called with ext4 group lock held
3385  */
3386 static noinline_for_stack
3387 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3388                                         ext4_group_t group)
3389 {
3390         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3391         struct ext4_prealloc_space *pa;
3392         struct list_head *cur;
3393         ext4_group_t groupnr;
3394         ext4_grpblk_t start;
3395         int preallocated = 0;
3396         int len;
3397
3398         /* all form of preallocation discards first load group,
3399          * so the only competing code is preallocation use.
3400          * we don't need any locking here
3401          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3402          * otherwise we could leave used blocks available for
3403          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3404          * is dropping preallocation
3405          */
3406         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3407                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3408                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3409                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3410                                              &groupnr, &start);
3411                 len = pa->pa_len;
3412                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3413                 if (unlikely(len == 0))
3414                         continue;
3415                 BUG_ON(groupnr != group);
3416                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3417                 preallocated += len;
3418         }
3419         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3420 }
3421
3422 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3423 {
3424         struct ext4_prealloc_space *pa;
3425         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3426         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3427 }
3428
3429 /*
3430  * drops a reference to preallocated space descriptor
3431  * if this was the last reference and the space is consumed
3432  */
3433 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3434                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3435 {
3436         ext4_group_t grp;
3437         ext4_fsblk_t grp_blk;
3438
3439         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3440                 return;
3441
3442         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3443         spin_lock(&pa->pa_lock);
3444         if (pa->pa_deleted == 1) {
3445                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3446                 return;
3447         }
3448
3449         pa->pa_deleted = 1;
3450         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3451
3452         grp_blk = pa->pa_pstart;
3453         /*
3454          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3455          * next group when pa is used up
3456          */
3457         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3458                 grp_blk--;
3459
3460         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3461
3462         /*
3463          * possible race:
3464          *
3465          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3466          *                                      find block B in PA
3467          *  copy on-disk bitmap to buddy
3468          *                                      mark B in on-disk bitmap
3469          *                                      drop PA from group
3470          *  mark all PAs in buddy
3471          *
3472          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3473          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3474          * against that pair
3475          */
3476         ext4_lock_group(sb, grp);
3477         list_del(&pa->pa_group_list);
3478         ext4_unlock_group(sb, grp);
3479
3480         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3481         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3482         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3483
3484         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3485 }
3486
3487 /*
3488  * creates new preallocated space for given inode
3489  */
3490 static noinline_for_stack int
3491 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3492 {
3493         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3494         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3495         struct ext4_prealloc_space *pa;
3496         struct ext4_group_info *grp;
3497         struct ext4_inode_info *ei;
3498
3499         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3500         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3501         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3502         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3503
3504         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3505         if (pa == NULL)
3506                 return -ENOMEM;
3507
3508         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3509                 int winl;
3510                 int wins;
3511                 int win;
3512                 int offs;
3513
3514                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3515                  * so, found space must get proper lstart
3516                  * to cover original request */
3517                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3518                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3519
3520                 /* we're limited by original request in that
3521                  * logical block must be covered any way
3522                  * winl is window we can move our chunk within */
3523                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3524
3525                 /* also, we should cover whole original request */
3526                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3527
3528                 /* the smallest one defines real window */
3529                 win = min(winl, wins);
3530
3531                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3532                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3533                 if (offs && offs < win)
3534                         win = offs;
3535
3536                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3537                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3538                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3539                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3540         }
3541
3542         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3543          * allocated blocks for history */
3544         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3545
3546         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3547         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3548         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3549         pa->pa_free = pa->pa_len;
3550         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3551         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3552         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3553         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3554         pa->pa_deleted = 0;
3555         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3556
3557         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3558                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3559         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3560
3561         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3562         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3563
3564         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3565         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3566
3567         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3568         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3569
3570         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3571         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3572         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3573
3574         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3575         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3576         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3577
3578         return 0;
3579 }
3580
3581 /*
3582  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3583  */
3584 static noinline_for_stack int
3585 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3586 {
3587         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3588         struct ext4_locality_group *lg;
3589         struct ext4_prealloc_space *pa;
3590         struct ext4_group_info *grp;
3591
3592         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3593         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3594         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3595         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3596
3597         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3598         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3599         if (pa == NULL)
3600                 return -ENOMEM;
3601
3602         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3603          * allocated blocks for history */
3604         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3605
3606         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3607         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3608         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3609         pa->pa_free = pa->pa_len;
3610         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3611         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3612         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3613         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3614         pa->pa_deleted = 0;
3615         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3616
3617         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3618                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3619         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3620
3621         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3622         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3623
3624         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3625         lg = ac->ac_lg;
3626         BUG_ON(lg == NULL);
3627
3628         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3629         pa->pa_inode = NULL;
3630
3631         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3632         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3633         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3634
3635         /*
3636          * We will later add the new pa to the right bucket
3637          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3638          */
3639         return 0;
3640 }
3641
3642 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3643 {
3644         int err;
3645
3646         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3647                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3648         else
3649                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3650         return err;
3651 }
3652
3653 /*
3654  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3655  * in-core bitmap and buddy.
3656  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3657  * nobody else can find/use it.
3658  * the caller MUST hold group/inode locks.
3659  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3660  */
3661 static noinline_for_stack int
3662 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3663                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3664 {
3665         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3666         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3667         unsigned int end;
3668         unsigned int next;
3669         ext4_group_t group;
3670         ext4_grpblk_t bit;
3671         unsigned long long grp_blk_start;
3672         int err = 0;
3673         int free = 0;
3674
3675         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3676         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3677         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3678         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3679         end = bit + pa->pa_len;
3680
3681         while (bit < end) {
3682                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3683                 if (bit >= end)
3684                         break;
3685                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3686                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3687                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3688                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3689                 free += next - bit;
3690
3691                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3692                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3693                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3694                                                next - bit);
3695                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3696                 bit = next + 1;
3697         }
3698         if (free != pa->pa_free) {
3699                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3700                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3701                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3702                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3703                          (unsigned long) pa->pa_len);
3704                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3705                                         free, pa->pa_free);
3706                 /*
3707                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3708                  * from the bitmap and continue.
3709                  */
3710         }
3711         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3712
3713         return err;
3714 }
3715
3716 static noinline_for_stack int
3717 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3718                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3719 {
3720         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3721         ext4_group_t group;
3722         ext4_grpblk_t bit;
3723
3724         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3725         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3726         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3727         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3728         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3729         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3730         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3731
3732         return 0;
3733 }
3734
3735 /*
3736  * releases all preallocations in given group
3737  *
3738  * first, we need to decide discard policy:
3739  * - when do we discard
3740  *   1) ENOSPC
3741  * - how many do we discard
3742  *   1) how many requested
3743  */
3744 static noinline_for_stack int
3745 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3746                                         ext4_group_t group, int needed)
3747 {
3748         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3749         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3750         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3751         struct list_head list;
3752         struct ext4_buddy e4b;
3753         int err;
3754         int busy = 0;
3755         int free = 0;
3756
3757         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3758
3759         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3760                 return 0;
3761
3762         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3763         if (bitmap_bh == NULL) {
3764                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3765                 return 0;
3766         }
3767
3768         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3769         if (err) {
3770                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3771                 put_bh(bitmap_bh);
3772                 return 0;
3773         }
3774
3775         if (needed == 0)
3776                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3777
3778         INIT_LIST_HEAD(&list);
3779 repeat:
3780         ext4_lock_group(sb, group);
3781         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3782                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3783                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3784                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3785                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3786                         busy = 1;
3787                         continue;
3788                 }
3789                 if (pa->pa_deleted) {
3790                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3791                         continue;
3792                 }
3793
3794                 /* seems this one can be freed ... */
3795                 pa->pa_deleted = 1;
3796
3797                 /* we can trust pa_free ... */
3798                 free += pa->pa_free;
3799
3800                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3801
3802                 list_del(&pa->pa_group_list);
3803                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3804         }
3805
3806         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3807         if (free < needed && busy) {
3808                 busy = 0;
3809                 ext4_unlock_group(sb, group);
3810                 cond_resched();
3811                 goto repeat;
3812         }
3813
3814         /* found anything to free? */
3815         if (list_empty(&list)) {
3816                 BUG_ON(free != 0);
3817                 goto out;
3818         }
3819
3820         /* now free all selected PAs */
3821         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3822
3823                 /* remove from object (inode or locality group) */
3824                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3825                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3826                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3827
3828                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3829                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3830                 else
3831                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3832
3833                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3834                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3835         }
3836
3837 out:
3838         ext4_unlock_group(sb, group);
3839         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3840         put_bh(bitmap_bh);
3841         return free;
3842 }
3843
3844 /*
3845  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3846  *
3847  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3848  * We don't want another block to be served from the prealloc
3849  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3850  *
3851  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3852  */
3853 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3854 {
3855         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3856         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3857         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3858         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3859         ext4_group_t group = 0;
3860         struct list_head list;
3861         struct ext4_buddy e4b;
3862         int err;
3863
3864         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3865                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3866                 return;
3867         }
3868
3869         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3870         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3871
3872         INIT_LIST_HEAD(&list);
3873
3874 repeat:
3875         /* first, collect all pa's in the inode */
3876         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3877         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3878                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3879                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3880                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3881                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3882                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3883                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3884                          * use preallocation while we're discarding it */
3885                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3886                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3887                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3888                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3889                         WARN_ON(1);
3890                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3891                         goto repeat;
3892
3893                 }
3894                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3895                         pa->pa_deleted = 1;
3896                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3897                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3898                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3899                         continue;
3900                 }
3901
3902                 /* someone is deleting pa right now */
3903                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3904                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3905
3906                 /* we have to wait here because pa_deleted
3907                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3908                  * the list. as we might be called from
3909                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3910                  * and concurrent thread which is unlinking
3911                  * pa from inode's list may access already
3912                  * freed memory, bad-bad-bad */
3913
3914                 /* XXX: if this happens too often, we can
3915                  * add a flag to force wait only in case
3916                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3917                  * regular truncate */
3918                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3919                 goto repeat;
3920         }
3921         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3922
3923         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3924                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3925                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
3926
3927                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3928                 if (err) {
3929                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3930                                         group);
3931                         continue;
3932                 }
3933
3934                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3935                 if (bitmap_bh == NULL) {
3936                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3937                                         group);
3938                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3939                         continue;
3940                 }
3941
3942                 ext4_lock_group(sb, group);
3943                 list_del(&pa->pa_group_list);
3944                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3945                 ext4_unlock_group(sb, group);
3946
3947                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3948                 put_bh(bitmap_bh);
3949
3950                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3951                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3952         }
3953 }
3954
3955 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3956 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3957 {
3958         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3959         ext4_group_t ngroups, i;
3960
3961         if (!ext4_mballoc_debug ||
3962             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3963                 return;
3964
3965         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
3966                         " Allocation context details:");
3967         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
3968                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3969         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
3970                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3971                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
3972                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3973                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3974                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3975                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3976                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3977                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3978                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3979                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3980                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3981                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3982                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3983                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3984                         (int)ac->ac_criteria);
3985         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%lu scanned, %d found",
3986                  ac->ac_ex_scanned, ac->ac_found);
3987         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
3988         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3989         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3990                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3991                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3992                 ext4_grpblk_t start;
3993                 struct list_head *cur;
3994                 ext4_lock_group(sb, i);
3995                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3996                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3997                                         pa_group_list);
3998                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3999                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4000                                                      NULL, &start);
4001                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4002                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4003                                start, pa->pa_len);
4004                 }
4005                 ext4_unlock_group(sb, i);
4006
4007                 if (grp->bb_free == 0)
4008                         continue;
4009                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4010                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4011         }
4012         printk(KERN_ERR "\n");
4013 }
4014 #else
4015 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4016 {
4017         return;
4018 }
4019 #endif
4020
4021 /*
4022  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4023  * file is determined by the current size or the resulting size after
4024  * allocation which ever is larger
4025  *
4026  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4027  */
4028 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4029 {
4030         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4031         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4032         loff_t size, isize;
4033
4034         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4035                 return;
4036
4037         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4038                 return;
4039
4040         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4041         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4042                 >> bsbits;
4043
4044         if ((size == isize) &&
4045             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4046             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4047                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4048                 return;
4049         }
4050
4051         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4052                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4053                 return;
4054         }
4055
4056         /* don't use group allocation for large files */
4057         size = max(size, isize);
4058         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4059                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4060                 return;
4061         }
4062
4063         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4064         /*
4065          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4066          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4067          * request from multiple CPUs.
4068          */
4069         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4070
4071         /* we're going to use group allocation */
4072         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4073
4074         /* serialize all allocations in the group */
4075         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4076 }
4077
4078 static noinline_for_stack int
4079 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4080                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4081 {
4082         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4083         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4084         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4085         ext4_group_t group;
4086         unsigned int len;
4087         ext4_fsblk_t goal;
4088         ext4_grpblk_t block;
4089
4090         /* we can't allocate > group size */
4091         len = ar->len;
4092
4093         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4094         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4095                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4096
4097         /* start searching from the goal */
4098         goal = ar->goal;
4099         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4100                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4101                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4102         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4103
4104         /* set up allocation goals */
4105         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical & ~(sbi->s_cluster_ratio - 1);
4106         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4107         ac->ac_sb = sb;
4108         ac->ac_inode = ar->inode;
4109         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4110         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4111         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4112         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4113         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4114         ac->ac_flags = ar->flags;
4115
4116         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4117          * locality group. this is a policy, actually */
4118         ext4_mb_group_or_file(ac);
4119
4120         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4121                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4122                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4123                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4124                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4125                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4126                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4127         return 0;
4128
4129 }
4130
4131 static noinline_for_stack void
4132 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4133                                         struct ext4_locality_group *lg,
4134                                         int order, int total_entries)
4135 {
4136         ext4_group_t group = 0;
4137         struct ext4_buddy e4b;
4138         struct list_head discard_list;
4139         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4140
4141         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4142
4143         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4144
4145         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4146         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4147                                                 pa_inode_list) {
4148                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4149                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4150                         /*
4151                          * This is the pa that we just used
4152                          * for block allocation. So don't
4153                          * free that
4154                          */
4155                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4156                         continue;
4157                 }
4158                 if (pa->pa_deleted) {
4159                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4160                         continue;
4161                 }
4162                 /* only lg prealloc space */
4163                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4164
4165                 /* seems this one can be freed ... */
4166                 pa->pa_deleted = 1;
4167                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4168
4169                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4170                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4171
4172                 total_entries--;
4173                 if (total_entries <= 5) {
4174                         /*
4175                          * we want to keep only 5 entries
4176                          * allowing it to grow to 8. This
4177                          * mak sure we don't call discard
4178                          * soon for this list.
4179                          */
4180                         break;
4181                 }
4182         }
4183         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4184
4185         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4186
4187                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4188                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4189                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4190                                         group);
4191                         continue;
4192                 }
4193                 ext4_lock_group(sb, group);
4194                 list_del(&pa->pa_group_list);
4195                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4196                 ext4_unlock_group(sb, group);
4197
4198                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4199                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4200                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4201         }
4202 }
4203
4204 /*
4205  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4206  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4207  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4208  *
4209  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4210  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4211  */
4212
4213 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4214 {
4215         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4216         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4217         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4218         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4219
4220         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4221         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4222                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4223                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4224         /* Add the prealloc space to lg */
4225         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4226         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4227                                                 pa_inode_list) {
4228                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4229                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4230                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4231                         continue;
4232                 }
4233                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4234                         /* Add to the tail of the previous entry */
4235                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4236                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4237                         added = 1;
4238                         /*
4239                          * we want to count the total
4240                          * number of entries in the list
4241                          */
4242                 }
4243                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4244                 lg_prealloc_count++;
4245         }
4246         if (!added)
4247                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4248                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4249         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4250
4251         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4252         if (lg_prealloc_count > 8) {
4253                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4254                                                   order, lg_prealloc_count);
4255                 return;
4256         }
4257         return ;
4258 }
4259
4260 /*
4261  * release all resource we used in allocation
4262  */
4263 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4264 {
4265         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4266         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4267         if (pa) {
4268                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4269                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4270                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4271                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4272                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4273                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4274                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4275                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4276                 }
4277         }
4278         if (pa) {
4279                 /*
4280                  * We want to add the pa to the right bucket.
4281                  * Remove it from the list and while adding
4282                  * make sure the list to which we are adding
4283                  * doesn't grow big.
4284                  */
4285                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4286                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4287                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4288                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4289                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4290                 }
4291                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4292         }
4293         if (ac->ac_bitmap_page)
4294                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4295         if (ac->ac_buddy_page)
4296                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4297         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4298                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4299         ext4_mb_collect_stats(ac);
4300         return 0;
4301 }
4302
4303 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4304 {
4305         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4306         int ret;
4307         int freed = 0;
4308
4309         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4310         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4311                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4312                 freed += ret;
4313                 needed -= ret;
4314         }
4315
4316         return freed;
4317 }
4318
4319 /*
4320  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4321  * it tries to use preallocation first, then falls back
4322  * to usual allocation
4323  */
4324 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4325                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4326 {
4327         int freed;
4328         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4329         struct ext4_sb_info *sbi;
4330         struct super_block *sb;
4331         ext4_fsblk_t block = 0;
4332         unsigned int inquota = 0;
4333         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4334
4335         might_sleep();
4336         sb = ar->inode->i_sb;
4337         sbi = EXT4_SB(sb);
4338
4339         trace_ext4_request_blocks(ar);
4340
4341         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4342         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4343                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4344
4345         /*
4346          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4347          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4348          * reserved when data being copied into pagecache.
4349          */
4350         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4351                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4352         else {
4353                 /* Without delayed allocation we need to verify
4354                  * there is enough free blocks to do block allocation
4355                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4356                  */
4357                 while (ar->len &&
4358                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4359
4360                         /* let others to free the space */
4361                         cond_resched();
4362                         ar->len = ar->len >> 1;
4363                 }
4364                 if (!ar->len) {
4365                         *errp = -ENOSPC;
4366                         return 0;
4367                 }
4368                 reserv_clstrs = ar->len;
4369                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4370                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4371                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4372                 } else {
4373                         while (ar->len &&
4374                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4375                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4376
4377                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4378                                 ar->len--;
4379                         }
4380                 }
4381                 inquota = ar->len;
4382                 if (ar->len == 0) {
4383                         *errp = -EDQUOT;
4384                         goto out;
4385                 }
4386         }
4387
4388         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4389         if (!ac) {
4390                 ar->len = 0;
4391                 *errp = -ENOMEM;
4392                 goto out;
4393         }
4394
4395         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4396         if (*errp) {
4397                 ar->len = 0;
4398                 goto out;
4399         }
4400
4401         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4402         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4403                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4404                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4405 repeat:
4406                 /* allocate space in core */
4407                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4408                 if (*errp) {
4409                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4410                         goto errout;
4411                 }
4412
4413                 /* as we've just preallocated more space than
4414                  * user requested orinally, we store allocated
4415                  * space in a special descriptor */
4416                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4417                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4418                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4419         }
4420         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4421                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4422                 if (*errp == -EAGAIN) {
4423                         /*
4424                          * drop the reference that we took
4425                          * in ext4_mb_use_best_found
4426                          */
4427                         ext4_mb_release_context(ac);
4428                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4429                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4430                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4431                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4432                         goto repeat;
4433                 } else if (*errp) {
4434                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4435                         goto errout;
4436                 } else {
4437                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4438                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4439                 }
4440         } else {
4441                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4442                 if (freed)
4443                         goto repeat;
4444                 *errp = -ENOSPC;
4445         }
4446
4447 errout:
4448         if (*errp) {
4449                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4450                 ar->len = 0;
4451                 ext4_mb_show_ac(ac);
4452         }
4453         ext4_mb_release_context(ac);
4454 out:
4455         if (ac)
4456                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4457         if (inquota && ar->len < inquota)
4458                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4459         if (!ar->len) {
4460                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4461                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4462                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4463                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4464                                                 reserv_clstrs);
4465         }
4466
4467         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4468
4469         return block;
4470 }
4471
4472 /*
4473  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4474  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4475  * AND the blocks are associated with the same group.
4476  */
4477 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4478                         struct ext4_free_data *entry2)
4479 {
4480         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4481             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4482             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4483                 return 1;
4484         return 0;
4485 }
4486
4487 static noinline_for_stack int
4488 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4489                       struct ext4_free_data *new_entry)
4490 {
4491         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4492         ext4_grpblk_t cluster;
4493         struct ext4_free_data *entry;
4494         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4495         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4496         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4497         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4498         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4499
4500         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4501         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4502         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4503
4504         new_node = &new_entry->efd_node;
4505         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4506
4507         if (!*n) {
4508                 /* first free block exent. We need to
4509                    protect buddy cache from being freed,
4510                  * otherwise we'll refresh it from
4511                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4512                  * blocks */
4513                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4514                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4515         }
4516         while (*n) {
4517                 parent = *n;
4518                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4519                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4520                         n = &(*n)->rb_left;
4521                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4522                         n = &(*n)->rb_right;
4523                 else {
4524                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4525                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4526                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4527                                 "Block already on to-be-freed list");
4528                         return 0;
4529                 }
4530         }
4531
4532         rb_link_node(new_node, parent, n);
4533         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4534
4535         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4536         node = rb_prev(new_node);
4537         if (node) {
4538                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4539                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4540                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4541                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4542                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4543                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4544                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4545                 }
4546         }
4547
4548         node = rb_next(new_node);
4549         if (node) {
4550                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4551                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4552                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4553                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4554                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4555                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4556                 }
4557         }
4558         /* Add the extent to transaction's private list */
4559         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4560                                   &new_entry->efd_jce);
4561         return 0;
4562 }
4563
4564 /**
4565  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4566  * @handle:             handle for this transaction
4567  * @inode:              inode
4568  * @block:              start physical block to free
4569  * @count:              number of blocks to count
4570  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4571  */
4572 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4573                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4574                       unsigned long count, int flags)
4575 {
4576         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4577         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4578         struct ext4_group_desc *gdp;
4579         unsigned int overflow;
4580         ext4_grpblk_t bit;
4581         struct buffer_head *gd_bh;
4582         ext4_group_t block_group;
4583         struct ext4_sb_info *sbi;
4584         struct ext4_buddy e4b;
4585         unsigned int count_clusters;
4586         int err = 0;
4587         int ret;
4588
4589         might_sleep();
4590         if (bh) {
4591                 if (block)
4592                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4593                 else
4594                         block = bh->b_blocknr;
4595         }
4596
4597         sbi = EXT4_SB(sb);
4598         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4599             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4600                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4601                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4602                 goto error_return;
4603         }
4604
4605         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4606         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4607
4608         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4609                 struct buffer_head *tbh = bh;
4610                 int i;
4611
4612                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4613
4614                 for (i = 0; i < count; i++) {
4615                         if (!bh)
4616                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4617                                                         block + i);
4618                         if (unlikely(!tbh))
4619                                 continue;
4620                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4621                                     inode, tbh, block + i);
4622                 }
4623         }
4624
4625         /*
4626          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4627          * after the transaction is committed, which we can do by
4628          * treating the block as metadata, below.  We make an
4629          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4630          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4631          */
4632         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4633                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4634
4635         /*
4636          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4637          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4638          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4639          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4640          * requested to avoid doing so.
4641          */
4642         overflow = block & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4643         if (overflow) {
4644                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4645                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4646                         block += overflow;
4647                         if (count > overflow)
4648                                 count -= overflow;
4649                         else
4650                                 return;
4651                 } else {
4652                         block -= overflow;
4653                         count += overflow;
4654                 }
4655         }
4656         overflow = count & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4657         if (overflow) {
4658                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4659                         if (count > overflow)
4660                                 count -= overflow;
4661                         else
4662                                 return;
4663                 } else
4664                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4665         }
4666
4667 do_more:
4668         overflow = 0;
4669         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4670
4671         /*
4672          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4673          * boundary.
4674          */
4675         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4676                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4677                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4678                 count -= overflow;
4679         }
4680         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4681         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4682         if (!bitmap_bh) {
4683                 err = -EIO;
4684                 goto error_return;
4685         }
4686         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4687         if (!gdp) {
4688                 err = -EIO;
4689                 goto error_return;
4690         }
4691
4692         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4693             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4694             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4695                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4696             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4697                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4698
4699                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4700                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4701                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4702                 goto error_return;
4703         }
4704
4705         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4706         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4707         if (err)
4708                 goto error_return;
4709
4710         /*
4711          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4712          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4713          * using it
4714          */
4715         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4716         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4717         if (err)
4718                 goto error_return;
4719 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4720         {
4721                 int i;
4722                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4723                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4724         }
4725 #endif
4726         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4727
4728         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4729         if (err)
4730                 goto error_return;
4731
4732         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4733                 struct ext4_free_data *new_entry;
4734                 /*
4735                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4736                  * be used until this transaction is committed
4737                  */
4738         retry:
4739                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4740                 if (!new_entry) {
4741                         /*
4742                          * We use a retry loop because
4743                          * ext4_free_blocks() is not allowed to fail.
4744                          */
4745                         cond_resched();
4746                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
4747                         goto retry;
4748                 }
4749                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4750                 new_entry->efd_group = block_group;
4751                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4752                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4753
4754                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4755                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4756                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4757         } else {
4758                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4759                  * with group lock held. generate_buddy look at
4760                  * them with group lock_held
4761                  */
4762                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4763                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4764                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4765                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4766                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4767                                          " with %d", block_group, bit, count,
4768                                          err);
4769                 }
4770
4771
4772                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4773                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4774                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4775         }
4776
4777         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4778         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4779         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4780         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4781         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4782         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4783
4784         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4785                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4786                 atomic64_add(count_clusters,
4787                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4788         }
4789
4790         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4791
4792         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4793                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4794
4795         /* We dirtied the bitmap block */
4796         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4797         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4798
4799         /* And the group descriptor block */
4800         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4801         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4802         if (!err)
4803                 err = ret;
4804
4805         if (overflow && !err) {
4806                 block += count;
4807                 count = overflow;
4808                 put_bh(bitmap_bh);
4809                 goto do_more;
4810         }
4811 error_return:
4812         brelse(bitmap_bh);
4813         ext4_std_error(sb, err);
4814         return;
4815 }
4816
4817 /**
4818  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4819  * @handle:                     handle to this transaction
4820  * @sb:                         super block
4821  * @block:                      start physical block to add to the block group
4822  * @count:                      number of blocks to free
4823  *
4824  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4825  */
4826 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4827                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4828 {
4829         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4830         struct buffer_head *gd_bh;
4831         ext4_group_t block_group;
4832         ext4_grpblk_t bit;
4833         unsigned int i;
4834         struct ext4_group_desc *desc;
4835         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4836         struct ext4_buddy e4b;
4837         int err = 0, ret, blk_free_count;
4838         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4839
4840         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4841
4842         if (count == 0)
4843                 return 0;
4844
4845         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4846         /*
4847          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4848          * boundary.
4849          */
4850         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4851                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4852                              block_group);
4853                 err = -EINVAL;
4854                 goto error_return;
4855         }
4856
4857         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4858         if (!bitmap_bh) {
4859                 err = -EIO;
4860                 goto error_return;
4861         }
4862
4863         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4864         if (!desc) {
4865                 err = -EIO;
4866                 goto error_return;
4867         }
4868
4869         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4870             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4871             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4872             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4873                      sbi->s_itb_per_group)) {
4874                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4875                            "Block = %llu, count = %lu",
4876                            block, count);
4877                 err = -EINVAL;
4878                 goto error_return;
4879         }
4880
4881         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4882         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4883         if (err)
4884                 goto error_return;
4885
4886         /*
4887          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4888          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4889          * using it
4890          */
4891         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4892         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4893         if (err)
4894                 goto error_return;
4895
4896         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4897                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4898                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4899                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4900                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4901                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4902                 } else {
4903                         blocks_freed++;
4904                 }
4905         }
4906
4907         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4908         if (err)
4909                 goto error_return;
4910
4911         /*
4912          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4913          * with group lock held. generate_buddy look at
4914          * them with group lock_held
4915          */
4916         ext4_lock_group(sb, block_group);
4917         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4918         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4919         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4920         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4921         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
4922         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
4923         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4924         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4925                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
4926
4927         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4928                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4929                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
4930                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4931         }
4932
4933         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4934
4935         /* We dirtied the bitmap block */
4936         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4937         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4938
4939         /* And the group descriptor block */
4940         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4941         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4942         if (!err)
4943                 err = ret;
4944
4945 error_return:
4946         brelse(bitmap_bh);
4947         ext4_std_error(sb, err);
4948         return err;
4949 }
4950
4951 /**
4952  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4953  * @sb:         super block for the file system
4954  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
4955  * @count:      number of blocks to TRIM
4956  * @group:      alloc. group we are working with
4957  * @e4b:        ext4 buddy for the group
4958  *
4959  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
4960  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
4961  * be called with under the group lock.
4962  */
4963 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
4964                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
4965 {
4966         struct ext4_free_extent ex;
4967         int ret = 0;
4968
4969         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
4970
4971         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
4972
4973         ex.fe_start = start;
4974         ex.fe_group = group;
4975         ex.fe_len = count;
4976
4977         /*
4978          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
4979          * being trimmed.
4980          */
4981         mb_mark_used(e4b, &ex);
4982         ext4_unlock_group(sb, group);
4983         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
4984         ext4_lock_group(sb, group);
4985         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
4986         return ret;
4987 }
4988
4989 /**
4990  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
4991  * @sb:                 super block for file system
4992  * @group:              group to be trimmed
4993  * @start:              first group block to examine
4994  * @max:                last group block to examine
4995  * @minblocks:          minimum extent block count
4996  *
4997  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
4998  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
4999  * the extent.
5000  *
5001  *
5002  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5003  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5004  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5005  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5006  */
5007 static ext4_grpblk_t
5008 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5009                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5010                    ext4_grpblk_t minblocks)
5011 {
5012         void *bitmap;
5013         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5014         struct ext4_buddy e4b;
5015         int ret = 0;
5016
5017         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5018
5019         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5020         if (ret) {
5021                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5022                                 "information for %u", group);
5023                 return ret;
5024         }
5025         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5026
5027         ext4_lock_group(sb, group);
5028         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5029             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5030                 goto out;
5031
5032         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5033                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5034
5035         while (start <= max) {
5036                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5037                 if (start > max)
5038                         break;
5039                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5040
5041                 if ((next - start) >= minblocks) {
5042                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5043                                                next - start, group, &e4b);
5044                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5045                                 break;
5046                         ret = 0;
5047                         count += next - start;
5048                 }
5049                 free_count += next - start;
5050                 start = next + 1;
5051
5052                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5053                         count = -ERESTARTSYS;
5054                         break;
5055                 }
5056
5057                 if (need_resched()) {
5058                         ext4_unlock_group(sb, group);
5059                         cond_resched();
5060                         ext4_lock_group(sb, group);
5061                 }
5062
5063                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5064                         break;
5065         }
5066
5067         if (!ret) {
5068                 ret = count;
5069                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5070         }
5071 out:
5072         ext4_unlock_group(sb, group);
5073         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5074
5075         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5076                 count, group);
5077
5078         return ret;
5079 }
5080
5081 /**
5082  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5083  * @sb:                 superblock for filesystem
5084  * @range:              fstrim_range structure
5085  *
5086  * start:       First Byte to trim
5087  * len:         number of Bytes to trim from start
5088  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5089  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5090  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5091  * is invoked to trim all free space.
5092  */
5093 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5094 {
5095         struct ext4_group_info *grp;
5096         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5097         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5098         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5099         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5100                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5101         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5102         int ret = 0;
5103
5104         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5105         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5106         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5107                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5108
5109         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5110             start >= max_blks ||
5111             range->len < sb->s_blocksize)
5112                 return -EINVAL;
5113         if (end >= max_blks)
5114                 end = max_blks - 1;
5115         if (end <= first_data_blk)
5116                 goto out;
5117         if (start < first_data_blk)
5118                 start = first_data_blk;
5119
5120         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5121         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5122                                      &first_group, &first_cluster);
5123         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5124                                      &last_group, &last_cluster);
5125
5126         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5127         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5128
5129         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5130                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5131                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5132                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5133                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5134                         if (ret)
5135                                 break;
5136                 }
5137
5138                 /*
5139                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5140                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5141                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5142                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5143                  */
5144                 if (group == last_group)
5145                         end = last_cluster;
5146
5147                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5148                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5149                                                 end, minlen);
5150                         if (cnt < 0) {
5151                                 ret = cnt;
5152                                 break;
5153                         }
5154                         trimmed += cnt;
5155                 }
5156
5157                 /*
5158                  * For every group except the first one, we are sure
5159                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5160                  */
5161                 first_cluster = 0;
5162         }
5163
5164         if (!ret)
5165                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5166
5167 out:
5168         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5169         return ret;
5170 }