aed1a67ab3a2bfedac039faadac4967d5d099a1f
[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         if (WARN_ON(count == 0))
1400                 return;
1401         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1402         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1403         mb_check_buddy(e4b);
1404         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1405
1406         e4b->bd_info->bb_free += count;
1407         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1408                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1409
1410         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1411          * clear range and then check right neighbour
1412          */
1413         if (first != 0)
1414                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1415         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1416         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1417                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1418
1419         if (unlikely(block != -1)) {
1420                 ext4_fsblk_t blocknr;
1421
1422                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1423                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1424                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1425                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1426                                       blocknr,
1427                                       "freeing already freed block "
1428                                       "(bit %u)", block);
1429                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1430                 goto done;
1431         }
1432
1433         /* let's maintain fragments counter */
1434         if (left_is_free && right_is_free)
1435                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1436         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1437                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1438
1439         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1440          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1441          * zero order checks.
1442          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1443          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1444          */
1445         if (first & 1) {
1446                 first += !left_is_free;
1447                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1448         }
1449         if (!(last & 1)) {
1450                 last -= !right_is_free;
1451                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1452         }
1453
1454         if (first <= last)
1455                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1456
1457 done:
1458         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1459         mb_check_buddy(e4b);
1460 }
1461
1462 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1463                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1464 {
1465         int next = block;
1466         int max, order;
1467         void *buddy;
1468
1469         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1470         BUG_ON(ex == NULL);
1471
1472         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1473         BUG_ON(buddy == NULL);
1474         BUG_ON(block >= max);
1475         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1476                 ex->fe_len = 0;
1477                 ex->fe_start = 0;
1478                 ex->fe_group = 0;
1479                 return 0;
1480         }
1481
1482         /* find actual order */
1483         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1484         block = block >> order;
1485
1486         ex->fe_len = 1 << order;
1487         ex->fe_start = block << order;
1488         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1489
1490         /* calc difference from given start */
1491         next = next - ex->fe_start;
1492         ex->fe_len -= next;
1493         ex->fe_start += next;
1494
1495         while (needed > ex->fe_len &&
1496                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1497
1498                 if (block + 1 >= max)
1499                         break;
1500
1501                 next = (block + 1) * (1 << order);
1502                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1503                         break;
1504
1505                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1506
1507                 block = next >> order;
1508                 ex->fe_len += 1 << order;
1509         }
1510
1511         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1512         return ex->fe_len;
1513 }
1514
1515 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1516 {
1517         int ord;
1518         int mlen = 0;
1519         int max = 0;
1520         int cur;
1521         int start = ex->fe_start;
1522         int len = ex->fe_len;
1523         unsigned ret = 0;
1524         int len0 = len;
1525         void *buddy;
1526
1527         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1528         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1529         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1530         mb_check_buddy(e4b);
1531         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1532
1533         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1534         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1535                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1536
1537         /* let's maintain fragments counter */
1538         if (start != 0)
1539                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1540         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1541                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1542         if (mlen && max)
1543                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1544         else if (!mlen && !max)
1545                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1546
1547         /* let's maintain buddy itself */
1548         while (len) {
1549                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1550
1551                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1552                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1553                         mlen = 1 << ord;
1554                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1555                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1556                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1557                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1558                         start += mlen;
1559                         len -= mlen;
1560                         BUG_ON(len < 0);
1561                         continue;
1562                 }
1563
1564                 /* store for history */
1565                 if (ret == 0)
1566                         ret = len | (ord << 16);
1567
1568                 /* we have to split large buddy */
1569                 BUG_ON(ord <= 0);
1570                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1571                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1572                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1573
1574                 ord--;
1575                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1576                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1577                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1578                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1579                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1580                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1581         }
1582         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1583
1584         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1585         mb_check_buddy(e4b);
1586
1587         return ret;
1588 }
1589
1590 /*
1591  * Must be called under group lock!
1592  */
1593 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1594                                         struct ext4_buddy *e4b)
1595 {
1596         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1597         int ret;
1598
1599         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1600         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1601
1602         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1603         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1604         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1605
1606         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1607          * allocated blocks for history */
1608         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1609
1610         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1611         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1612         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1613
1614         /*
1615          * take the page reference. We want the page to be pinned
1616          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1617          * group until we update the bitmap. That would mean we
1618          * double allocate blocks. The reference is dropped
1619          * in ext4_mb_release_context
1620          */
1621         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1622         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1623         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1624         get_page(ac->ac_buddy_page);
1625         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1626         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1627                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1628                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1629                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1630                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1631         }
1632 }
1633
1634 /*
1635  * regular allocator, for general purposes allocation
1636  */
1637
1638 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1639                                         struct ext4_buddy *e4b,
1640                                         int finish_group)
1641 {
1642         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1643         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1644         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1645         struct ext4_free_extent ex;
1646         int max;
1647
1648         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1649                 return;
1650         /*
1651          * We don't want to scan for a whole year
1652          */
1653         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1654                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1655                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1656                 return;
1657         }
1658
1659         /*
1660          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1661          */
1662         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1663                 return;
1664
1665         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1666                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1667                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1668                  * when it was found (within this lock-unlock
1669                  * period or not) */
1670                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1671                 if (max >= gex->fe_len) {
1672                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1673                         return;
1674                 }
1675         }
1676 }
1677
1678 /*
1679  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1680  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1681  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1682  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1683  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1684  * mballoc can't find good enough extent.
1685  *
1686  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1687  */
1688 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1689                                         struct ext4_free_extent *ex,
1690                                         struct ext4_buddy *e4b)
1691 {
1692         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1693         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1694
1695         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1696         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1697         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1698         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1699
1700         ac->ac_found++;
1701
1702         /*
1703          * The special case - take what you catch first
1704          */
1705         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1706                 *bex = *ex;
1707                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1708                 return;
1709         }
1710
1711         /*
1712          * Let's check whether the chuck is good enough
1713          */
1714         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1715                 *bex = *ex;
1716                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1717                 return;
1718         }
1719
1720         /*
1721          * If this is first found extent, just store it in the context
1722          */
1723         if (bex->fe_len == 0) {
1724                 *bex = *ex;
1725                 return;
1726         }
1727
1728         /*
1729          * If new found extent is better, store it in the context
1730          */
1731         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1732                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1733                  * larger than previous best one is better */
1734                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1735                         *bex = *ex;
1736         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1737                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1738                  * an extent that still satisfy the request, but is
1739                  * smaller than previous one */
1740                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1741                         *bex = *ex;
1742         }
1743
1744         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1745 }
1746
1747 static noinline_for_stack
1748 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1749                                         struct ext4_buddy *e4b)
1750 {
1751         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1752         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1753         int max;
1754         int err;
1755
1756         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1757         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1758         if (err)
1759                 return err;
1760
1761         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1762         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1763
1764         if (max > 0) {
1765                 ac->ac_b_ex = ex;
1766                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1767         }
1768
1769         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1770         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1771
1772         return 0;
1773 }
1774
1775 static noinline_for_stack
1776 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1777                                 struct ext4_buddy *e4b)
1778 {
1779         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1780         int max;
1781         int err;
1782         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1783         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1784         struct ext4_free_extent ex;
1785
1786         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1787                 return 0;
1788         if (grp->bb_free == 0)
1789                 return 0;
1790
1791         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1792         if (err)
1793                 return err;
1794
1795         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1796         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1797                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1798
1799         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1800                 ext4_fsblk_t start;
1801
1802                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1803                         ex.fe_start;
1804                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1805                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1806                         ac->ac_found++;
1807                         ac->ac_b_ex = ex;
1808                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1809                 }
1810         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1811                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1812                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1813                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1814                 ac->ac_found++;
1815                 ac->ac_b_ex = ex;
1816                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1817         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1818                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1819                  * number of blocks to an existing extent */
1820                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1821                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1822                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1823                 ac->ac_found++;
1824                 ac->ac_b_ex = ex;
1825                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1826         }
1827         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1828         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1829
1830         return 0;
1831 }
1832
1833 /*
1834  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1835  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1836  */
1837 static noinline_for_stack
1838 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1839                                         struct ext4_buddy *e4b)
1840 {
1841         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1842         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1843         void *buddy;
1844         int i;
1845         int k;
1846         int max;
1847
1848         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1849         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1850                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1851                         continue;
1852
1853                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1854                 BUG_ON(buddy == NULL);
1855
1856                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1857                 BUG_ON(k >= max);
1858
1859                 ac->ac_found++;
1860
1861                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1862                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1863                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1864
1865                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1866
1867                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1868
1869                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1870                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1871
1872                 break;
1873         }
1874 }
1875
1876 /*
1877  * The routine scans the group and measures all found extents.
1878  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1879  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1880  */
1881 static noinline_for_stack
1882 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1883                                         struct ext4_buddy *e4b)
1884 {
1885         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1886         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1887         struct ext4_free_extent ex;
1888         int i;
1889         int free;
1890
1891         free = e4b->bd_info->bb_free;
1892         BUG_ON(free <= 0);
1893
1894         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1895
1896         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1897                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1898                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1899                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1900                         /*
1901                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1902                          * free blocks even though group info says we
1903                          * we have free blocks
1904                          */
1905                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1906                                         "%d free clusters as per "
1907                                         "group info. But bitmap says 0",
1908                                         free);
1909                         break;
1910                 }
1911
1912                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1913                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1914                 if (free < ex.fe_len) {
1915                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1916                                         "%d free clusters as per "
1917                                         "group info. But got %d blocks",
1918                                         free, ex.fe_len);
1919                         /*
1920                          * The number of free blocks differs. This mostly
1921                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1922                          * without claiming the space.
1923                          */
1924                         break;
1925                 }
1926
1927                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1928
1929                 i += ex.fe_len;
1930                 free -= ex.fe_len;
1931         }
1932
1933         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1934 }
1935
1936 /*
1937  * This is a special case for storages like raid5
1938  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1939  */
1940 static noinline_for_stack
1941 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1942                                  struct ext4_buddy *e4b)
1943 {
1944         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1945         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1946         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1947         struct ext4_free_extent ex;
1948         ext4_fsblk_t first_group_block;
1949         ext4_fsblk_t a;
1950         ext4_grpblk_t i;
1951         int max;
1952
1953         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1954
1955         /* find first stripe-aligned block in group */
1956         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1957
1958         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1959         do_div(a, sbi->s_stripe);
1960         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1961
1962         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1963                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1964                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
1965                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1966                                 ac->ac_found++;
1967                                 ac->ac_b_ex = ex;
1968                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1969                                 break;
1970                         }
1971                 }
1972                 i += sbi->s_stripe;
1973         }
1974 }
1975
1976 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1977 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1978                                 ext4_group_t group, int cr)
1979 {
1980         unsigned free, fragments;
1981         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1982         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1983
1984         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1985
1986         free = grp->bb_free;
1987         if (free == 0)
1988                 return 0;
1989         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
1990                 return 0;
1991
1992         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1993         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1994                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1995                 if (ret)
1996                         return 0;
1997         }
1998
1999         fragments = grp->bb_fragments;
2000         if (fragments == 0)
2001                 return 0;
2002
2003         switch (cr) {
2004         case 0:
2005                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2006
2007                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2008                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2009                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2010                     ((group % flex_size) == 0))
2011                         return 0;
2012
2013                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2014                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2015                         return 1;
2016
2017                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2018                         return 0;
2019
2020                 return 1;
2021         case 1:
2022                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2023                         return 1;
2024                 break;
2025         case 2:
2026                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2027                         return 1;
2028                 break;
2029         case 3:
2030                 return 1;
2031         default:
2032                 BUG();
2033         }
2034
2035         return 0;
2036 }
2037
2038 static noinline_for_stack int
2039 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2040 {
2041         ext4_group_t ngroups, group, i;
2042         int cr;
2043         int err = 0;
2044         struct ext4_sb_info *sbi;
2045         struct super_block *sb;
2046         struct ext4_buddy e4b;
2047
2048         sb = ac->ac_sb;
2049         sbi = EXT4_SB(sb);
2050         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2051         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2052         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2053                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2054
2055         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2056
2057         /* first, try the goal */
2058         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2059         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2060                 goto out;
2061
2062         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2063                 goto out;
2064
2065         /*
2066          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2067          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2068          * try exact allocation using buddy.
2069          */
2070         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2071         ac->ac_2order = 0;
2072         /*
2073          * We search using buddy data only if the order of the request
2074          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2075          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2076          */
2077         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2078                 /*
2079                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2080                  */
2081                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2082                         ac->ac_2order = i - 1;
2083         }
2084
2085         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2086         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2087                 /* TBD: may be hot point */
2088                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2089                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2090                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2091                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2092         }
2093
2094         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2095         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2096         /*
2097          * cr == 0 try to get exact allocation,
2098          * cr == 3  try to get anything
2099          */
2100 repeat:
2101         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2102                 ac->ac_criteria = cr;
2103                 /*
2104                  * searching for the right group start
2105                  * from the goal value specified
2106                  */
2107                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2108
2109                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2110                         /*
2111                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2112                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2113                          */
2114                         if (group >= ngroups)
2115                                 group = 0;
2116
2117                         /* This now checks without needing the buddy page */
2118                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2119                                 continue;
2120
2121                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2122                         if (err)
2123                                 goto out;
2124
2125                         ext4_lock_group(sb, group);
2126
2127                         /*
2128                          * We need to check again after locking the
2129                          * block group
2130                          */
2131                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2132                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2133                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2134                                 continue;
2135                         }
2136
2137                         ac->ac_groups_scanned++;
2138                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2139                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2140                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2141                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2142                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2143                         else
2144                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2145
2146                         ext4_unlock_group(sb, group);
2147                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2148
2149                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2150                                 break;
2151                 }
2152         }
2153
2154         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2155             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2156                 /*
2157                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2158                  * the best chunk we've found so far
2159                  */
2160
2161                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2162                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2163                         /*
2164                          * Someone more lucky has already allocated it.
2165                          * The only thing we can do is just take first
2166                          * found block(s)
2167                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2168                          */
2169                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2170                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2171                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2172                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2173                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2174                         cr = 3;
2175                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2176                         goto repeat;
2177                 }
2178         }
2179 out:
2180         return err;
2181 }
2182
2183 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2184 {
2185         struct super_block *sb = seq->private;
2186         ext4_group_t group;
2187
2188         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2189                 return NULL;
2190         group = *pos + 1;
2191         return (void *) ((unsigned long) group);
2192 }
2193
2194 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2195 {
2196         struct super_block *sb = seq->private;
2197         ext4_group_t group;
2198
2199         ++*pos;
2200         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2201                 return NULL;
2202         group = *pos + 1;
2203         return (void *) ((unsigned long) group);
2204 }
2205
2206 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2207 {
2208         struct super_block *sb = seq->private;
2209         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2210         int i;
2211         int err, buddy_loaded = 0;
2212         struct ext4_buddy e4b;
2213         struct ext4_group_info *grinfo;
2214         struct sg {
2215                 struct ext4_group_info info;
2216                 ext4_grpblk_t counters[16];
2217         } sg;
2218
2219         group--;
2220         if (group == 0)
2221                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2222                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2223                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2224                            "group", "free", "frags", "first",
2225                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2226                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2227
2228         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2229                 sizeof(struct ext4_group_info);
2230         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2231         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2232         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2233                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2234                 if (err) {
2235                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2236                         return 0;
2237                 }
2238                 buddy_loaded = 1;
2239         }
2240
2241         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2242
2243         if (buddy_loaded)
2244                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2245
2246         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2247                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2248         for (i = 0; i <= 13; i++)
2249                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2250                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2251         seq_printf(seq, " ]\n");
2252
2253         return 0;
2254 }
2255
2256 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2257 {
2258 }
2259
2260 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2261         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2262         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2263         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2264         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2265 };
2266
2267 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2268 {
2269         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2270         int rc;
2271
2272         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2273         if (rc == 0) {
2274                 struct seq_file *m = file->private_data;
2275                 m->private = sb;
2276         }
2277         return rc;
2278
2279 }
2280
2281 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2282         .owner          = THIS_MODULE,
2283         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2284         .read           = seq_read,
2285         .llseek         = seq_lseek,
2286         .release        = seq_release,
2287 };
2288
2289 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2290 {
2291         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2292         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2293
2294         BUG_ON(!cachep);
2295         return cachep;
2296 }
2297
2298 /*
2299  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2300  * of groups
2301  */
2302 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2303 {
2304         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2305         unsigned size;
2306         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2307
2308         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2309                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2310         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2311                 return 0;
2312
2313         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2314         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2315         if (!new_groupinfo) {
2316                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2317                 return -ENOMEM;
2318         }
2319         if (sbi->s_group_info) {
2320                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2321                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2322                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2323         }
2324         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2325         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2326         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2327                    sbi->s_group_info_size);
2328         return 0;
2329 }
2330
2331 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2332 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2333                           struct ext4_group_desc *desc)
2334 {
2335         int i;
2336         int metalen = 0;
2337         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2338         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2339         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2340
2341         /*
2342          * First check if this group is the first of a reserved block.
2343          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2344          * to ext4_group_info structures
2345          */
2346         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2347                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2348                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2349                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2350                 if (meta_group_info == NULL) {
2351                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2352                                  "for a buddy group");
2353                         goto exit_meta_group_info;
2354                 }
2355                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2356                         meta_group_info;
2357         }
2358
2359         meta_group_info =
2360                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2361         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2362
2363         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL);
2364         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2365                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2366                 goto exit_group_info;
2367         }
2368         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2369                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2370
2371         /*
2372          * initialize bb_free to be able to skip
2373          * empty groups without initialization
2374          */
2375         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2376                 meta_group_info[i]->bb_free =
2377                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2378         } else {
2379                 meta_group_info[i]->bb_free =
2380                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2381         }
2382
2383         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2384         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2385         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2386         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2387
2388 #ifdef DOUBLE_CHECK
2389         {
2390                 struct buffer_head *bh;
2391                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2392                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2393                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2394                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2395                 BUG_ON(bh == NULL);
2396                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2397                         sb->s_blocksize);
2398                 put_bh(bh);
2399         }
2400 #endif
2401
2402         return 0;
2403
2404 exit_group_info:
2405         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2406         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2407                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2408                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2409         }
2410 exit_meta_group_info:
2411         return -ENOMEM;
2412 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2413
2414 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2415 {
2416         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2417         ext4_group_t i;
2418         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2419         int err;
2420         struct ext4_group_desc *desc;
2421         struct kmem_cache *cachep;
2422
2423         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2424         if (err)
2425                 return err;
2426
2427         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2428         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2429                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2430                 goto err_freesgi;
2431         }
2432         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2433          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2434          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2435          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2436         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2437         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2438         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2439                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2440                 if (desc == NULL) {
2441                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2442                         goto err_freebuddy;
2443                 }
2444                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2445                         goto err_freebuddy;
2446         }
2447
2448         return 0;
2449
2450 err_freebuddy:
2451         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2452         while (i-- > 0)
2453                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2454         i = sbi->s_group_info_size;
2455         while (i-- > 0)
2456                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2457         iput(sbi->s_buddy_cache);
2458 err_freesgi:
2459         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2460         return -ENOMEM;
2461 }
2462
2463 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2464 {
2465         int i;
2466
2467         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2468                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2469                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2470                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2471         }
2472 }
2473
2474 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2475 {
2476         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2477         int slab_size;
2478         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2479         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2480         struct kmem_cache *cachep;
2481
2482         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2483                 return -EINVAL;
2484
2485         if (unlikely(cache_index < 0))
2486                 cache_index = 0;
2487
2488         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2489         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2490                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2491                 return 0;       /* Already created */
2492         }
2493
2494         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2495                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2496
2497         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2498                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2499                                         NULL);
2500
2501         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2502
2503         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2504         if (!cachep) {
2505                 printk(KERN_EMERG
2506                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2507                 return -ENOMEM;
2508         }
2509
2510         return 0;
2511 }
2512
2513 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2514 {
2515         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2516         unsigned i, j;
2517         unsigned offset;
2518         unsigned max;
2519         int ret;
2520
2521         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2522
2523         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2524         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2525                 ret = -ENOMEM;
2526                 goto out;
2527         }
2528
2529         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2530         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2531         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2532                 ret = -ENOMEM;
2533                 goto out;
2534         }
2535
2536         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2537         if (ret < 0)
2538                 goto out;
2539
2540         /* order 0 is regular bitmap */
2541         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2542         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2543
2544         i = 1;
2545         offset = 0;
2546         max = sb->s_blocksize << 2;
2547         do {
2548                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2549                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2550                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2551                 max = max >> 1;
2552                 i++;
2553         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2554
2555         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2556         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2557
2558         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2559         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2560         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2561         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2562         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2563         /*
2564          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2565          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2566          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2567          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2568          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2569          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2570          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2571          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2572          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2573          * which seems reasonable as a default.
2574          */
2575         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2576                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2577         /*
2578          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2579          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2580          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2581          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2582          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2583          * the stripes.
2584          */
2585         if (sbi->s_stripe > 1) {
2586                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2587                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2588         }
2589
2590         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2591         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2592                 ret = -ENOMEM;
2593                 goto out_free_groupinfo_slab;
2594         }
2595         for_each_possible_cpu(i) {
2596                 struct ext4_locality_group *lg;
2597                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2598                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2599                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2600                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2601                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2602         }
2603
2604         /* init file for buddy data */
2605         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2606         if (ret != 0)
2607                 goto out_free_locality_groups;
2608
2609         if (sbi->s_proc)
2610                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2611                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2612
2613         return 0;
2614
2615 out_free_locality_groups:
2616         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2617         sbi->s_locality_groups = NULL;
2618 out_free_groupinfo_slab:
2619         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2620 out:
2621         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2622         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2623         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2624         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2625         return ret;
2626 }
2627
2628 /* need to called with the ext4 group lock held */
2629 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2630 {
2631         struct ext4_prealloc_space *pa;
2632         struct list_head *cur, *tmp;
2633         int count = 0;
2634
2635         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2636                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2637                 list_del(&pa->pa_group_list);
2638                 count++;
2639                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2640         }
2641         if (count)
2642                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2643
2644 }
2645
2646 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2647 {
2648         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2649         ext4_group_t i;
2650         int num_meta_group_infos;
2651         struct ext4_group_info *grinfo;
2652         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2653         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2654
2655         if (sbi->s_proc)
2656                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2657
2658         if (sbi->s_group_info) {
2659                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2660                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2661 #ifdef DOUBLE_CHECK
2662                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2663 #endif
2664                         ext4_lock_group(sb, i);
2665                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2666                         ext4_unlock_group(sb, i);
2667                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2668                 }
2669                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2670                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2671                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2672                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2673                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2674                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2675         }
2676         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2677         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2678         if (sbi->s_buddy_cache)
2679                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2680         if (sbi->s_mb_stats) {
2681                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2682                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2683                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2684                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2685                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2686                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2687                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2688                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2689                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2690                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2691                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2692                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2693                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2694                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2695                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2696                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2697                                 sbi->s_mb_generation_time);
2698                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2699                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2700                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2701                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2702         }
2703
2704         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2705
2706         return 0;
2707 }
2708
2709 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2710                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count,
2711                 unsigned long flags)
2712 {
2713         ext4_fsblk_t discard_block;
2714
2715         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2716                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2717         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2718         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2719                         (unsigned long long) discard_block, count);
2720         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, flags);
2721 }
2722
2723 /*
2724  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2725  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2726  */
2727 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2728                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2729                                     int rc)
2730 {
2731         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2732         struct ext4_buddy e4b;
2733         struct ext4_group_info *db;
2734         int err, count = 0, count2 = 0;
2735
2736         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2737                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2738
2739         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2740                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2741                                          entry->efd_start_cluster,
2742                                          entry->efd_count, 0);
2743                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2744                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2745                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2746                                  " with %d", entry->efd_group,
2747                                  entry->efd_start_cluster,
2748                                  entry->efd_count, err);
2749         }
2750
2751         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2752         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2753         BUG_ON(err != 0);
2754
2755
2756         db = e4b.bd_info;
2757         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2758         count += entry->efd_count;
2759         count2++;
2760         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2761         /* Take it out of per group rb tree */
2762         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2763         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2764
2765         /*
2766          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2767          * ext4_trim_fs can trim it.
2768          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2769          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2770          */
2771         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2772                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2773
2774         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2775                 /* No more items in the per group rb tree
2776                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2777                  */
2778                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2779                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2780         }
2781         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2782         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2783         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2784
2785         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2786 }
2787
2788 int __init ext4_init_mballoc(void)
2789 {
2790         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2791                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2792         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2793                 return -ENOMEM;
2794
2795         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2796                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2797         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2798                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2799                 return -ENOMEM;
2800         }
2801
2802         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2803                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2804         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2805                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2806                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2807                 return -ENOMEM;
2808         }
2809         return 0;
2810 }
2811
2812 void ext4_exit_mballoc(void)
2813 {
2814         /*
2815          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2816          * before destroying the slab cache.
2817          */
2818         rcu_barrier();
2819         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2820         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2821         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2822         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2823 }
2824
2825
2826 /*
2827  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2828  * Returns 0 if success or error code
2829  */
2830 static noinline_for_stack int
2831 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2832                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2833 {
2834         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2835         struct ext4_group_desc *gdp;
2836         struct buffer_head *gdp_bh;
2837         struct ext4_sb_info *sbi;
2838         struct super_block *sb;
2839         ext4_fsblk_t block;
2840         int err, len;
2841
2842         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2843         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2844
2845         sb = ac->ac_sb;
2846         sbi = EXT4_SB(sb);
2847
2848         err = -EIO;
2849         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2850         if (!bitmap_bh)
2851                 goto out_err;
2852
2853         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2854         if (err)
2855                 goto out_err;
2856
2857         err = -EIO;
2858         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2859         if (!gdp)
2860                 goto out_err;
2861
2862         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2863                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2864
2865         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2866         if (err)
2867                 goto out_err;
2868
2869         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2870
2871         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2872         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2873                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2874                            "fs metadata", block, block+len);
2875                 /* File system mounted not to panic on error
2876                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2877                  * We leak some of the blocks here.
2878                  */
2879                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2880                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2881                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2882                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2883                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2884                 if (!err)
2885                         err = -EAGAIN;
2886                 goto out_err;
2887         }
2888
2889         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2890 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2891         {
2892                 int i;
2893                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2894                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2895                                                 bitmap_bh->b_data));
2896                 }
2897         }
2898 #endif
2899         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2900                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2901         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2902                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2903                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2904                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2905                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2906         }
2907         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2908         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2909         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2910         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2911
2912         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2913         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2914         /*
2915          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2916          */
2917         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2918                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2919                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2920                                    reserv_clstrs);
2921
2922         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2923                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2924                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2925                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2926                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2927         }
2928
2929         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2930         if (err)
2931                 goto out_err;
2932         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2933
2934 out_err:
2935         brelse(bitmap_bh);
2936         return err;
2937 }
2938
2939 /*
2940  * here we normalize request for locality group
2941  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2942  * s_strip if we set the same via mount option.
2943  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2944  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2945  *
2946  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2947  */
2948 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2949 {
2950         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2951         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2952
2953         BUG_ON(lg == NULL);
2954         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2955         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2956                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2957 }
2958
2959 /*
2960  * Normalization means making request better in terms of
2961  * size and alignment
2962  */
2963 static noinline_for_stack void
2964 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2965                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2966 {
2967         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2968         int bsbits, max;
2969         ext4_lblk_t end;
2970         loff_t size, start_off;
2971         loff_t orig_size __maybe_unused;
2972         ext4_lblk_t start;
2973         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2974         struct ext4_prealloc_space *pa;
2975
2976         /* do normalize only data requests, metadata requests
2977            do not need preallocation */
2978         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2979                 return;
2980
2981         /* sometime caller may want exact blocks */
2982         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2983                 return;
2984
2985         /* caller may indicate that preallocation isn't
2986          * required (it's a tail, for example) */
2987         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2988                 return;
2989
2990         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2991                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2992                 return ;
2993         }
2994
2995         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2996
2997         /* first, let's learn actual file size
2998          * given current request is allocated */
2999         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3000         size = size << bsbits;
3001         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3002                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3003         orig_size = size;
3004
3005         /* max size of free chunks */
3006         max = 2 << bsbits;
3007
3008 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3009                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3010
3011         /* first, try to predict filesize */
3012         /* XXX: should this table be tunable? */
3013         start_off = 0;
3014         if (size <= 16 * 1024) {
3015                 size = 16 * 1024;
3016         } else if (size <= 32 * 1024) {
3017                 size = 32 * 1024;
3018         } else if (size <= 64 * 1024) {
3019                 size = 64 * 1024;
3020         } else if (size <= 128 * 1024) {
3021                 size = 128 * 1024;
3022         } else if (size <= 256 * 1024) {
3023                 size = 256 * 1024;
3024         } else if (size <= 512 * 1024) {
3025                 size = 512 * 1024;
3026         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3027                 size = 1024 * 1024;
3028         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3029                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3030                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3031                 size = 2 * 1024 * 1024;
3032         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3033                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3034                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3035                 size = 4 * 1024 * 1024;
3036         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3037                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3038                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3039                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3040                 size = 8 * 1024 * 1024;
3041         } else {
3042                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3043                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
3044         }
3045         size = size >> bsbits;
3046         start = start_off >> bsbits;
3047
3048         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3049         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3050                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3051                 start = ar->lleft + 1;
3052         }
3053         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3054                 size -= start + size - ar->lright;
3055
3056         end = start + size;
3057
3058         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3059         rcu_read_lock();
3060         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3061                 ext4_lblk_t pa_end;
3062
3063                 if (pa->pa_deleted)
3064                         continue;
3065                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3066                 if (pa->pa_deleted) {
3067                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3068                         continue;
3069                 }
3070
3071                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3072                                                   pa->pa_len);
3073
3074                 /* PA must not overlap original request */
3075                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3076                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3077
3078                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3079                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3080                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3081                         continue;
3082                 }
3083                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3084
3085                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3086                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3087                         BUG_ON(pa_end < start);
3088                         start = pa_end;
3089                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3090                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3091                         end = pa->pa_lstart;
3092                 }
3093                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3094         }
3095         rcu_read_unlock();
3096         size = end - start;
3097
3098         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3099         rcu_read_lock();
3100         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3101                 ext4_lblk_t pa_end;
3102
3103                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3104                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3105                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3106                                                           pa->pa_len);
3107                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3108                 }
3109                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3110         }
3111         rcu_read_unlock();
3112
3113         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3114                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3115                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3116                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3117                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3118                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3119         }
3120         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3121                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3122         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3123
3124         /* now prepare goal request */
3125
3126         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3127          * placement or satisfy big request as is */
3128         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3129         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3130
3131         /* define goal start in order to merge */
3132         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3133                 /* merge to the right */
3134                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3135                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3136                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3137                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3138         }
3139         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3140                 /* merge to the left */
3141                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3142                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3143                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3144                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3145         }
3146
3147         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3148                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3149 }
3150
3151 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3152 {
3153         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3154
3155         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3156                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3157                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3158                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3159                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3160                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3161                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3162                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3163                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3164                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3165                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3166         }
3167
3168         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3169                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3170         else
3171                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3172 }
3173
3174 /*
3175  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3176  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3177  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3178  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3179  */
3180 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3181 {
3182         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3183         struct ext4_buddy e4b;
3184         int err;
3185
3186         if (pa == NULL) {
3187                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3188                         return;
3189                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3190                 if (err) {
3191                         /*
3192                          * This should never happen since we pin the
3193                          * pages in the ext4_allocation_context so
3194                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3195                          */
3196                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3197                         return;
3198                 }
3199                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3200                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3201                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3202                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3203                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3204                 return;
3205         }
3206         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3207                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3208 }
3209
3210 /*
3211  * use blocks preallocated to inode
3212  */
3213 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3214                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3215 {
3216         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3217         ext4_fsblk_t start;
3218         ext4_fsblk_t end;
3219         int len;
3220
3221         /* found preallocated blocks, use them */
3222         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3223         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3224                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3225         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3226         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3227                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3228         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3229         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3230         ac->ac_pa = pa;
3231
3232         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3233         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3234         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3235         pa->pa_free -= len;
3236
3237         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3238 }
3239
3240 /*
3241  * use blocks preallocated to locality group
3242  */
3243 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3244                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3245 {
3246         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3247
3248         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3249                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3250                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3251         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3252         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3253         ac->ac_pa = pa;
3254
3255         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3256          * possible race when the group is being loaded concurrently
3257          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3258          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3259          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3260          */
3261         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3262 }
3263
3264 /*
3265  * Return the prealloc space that have minimal distance
3266  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3267  * space that is having currently known minimal distance
3268  * from the goal block.
3269  */
3270 static struct ext4_prealloc_space *
3271 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3272                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3273                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3274 {
3275         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3276
3277         if (cpa == NULL) {
3278                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3279                 return pa;
3280         }
3281         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3282         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3283
3284         if (cur_distance <= new_distance)
3285                 return cpa;
3286
3287         /* drop the previous reference */
3288         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3289         atomic_inc(&pa->pa_count);
3290         return pa;
3291 }
3292
3293 /*
3294  * search goal blocks in preallocated space
3295  */
3296 static noinline_for_stack int
3297 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3298 {
3299         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3300         int order, i;
3301         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3302         struct ext4_locality_group *lg;
3303         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3304         ext4_fsblk_t goal_block;
3305
3306         /* only data can be preallocated */
3307         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3308                 return 0;
3309
3310         /* first, try per-file preallocation */
3311         rcu_read_lock();
3312         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3313
3314                 /* all fields in this condition don't change,
3315                  * so we can skip locking for them */
3316                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3317                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3318                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3319                         continue;
3320
3321                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3322                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3323                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3324                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3325                         continue;
3326
3327                 /* found preallocated blocks, use them */
3328                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3329                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3330                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3331                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3332                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3333                         ac->ac_criteria = 10;
3334                         rcu_read_unlock();
3335                         return 1;
3336                 }
3337                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3338         }
3339         rcu_read_unlock();
3340
3341         /* can we use group allocation? */
3342         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3343                 return 0;
3344
3345         /* inode may have no locality group for some reason */
3346         lg = ac->ac_lg;
3347         if (lg == NULL)
3348                 return 0;
3349         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3350         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3351                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3352                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3353
3354         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3355         /*
3356          * search for the prealloc space that is having
3357          * minimal distance from the goal block.
3358          */
3359         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3360                 rcu_read_lock();
3361                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3362                                         pa_inode_list) {
3363                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3364                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3365                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3366
3367                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3368                                                                 pa, cpa);
3369                         }
3370                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3371                 }
3372                 rcu_read_unlock();
3373         }
3374         if (cpa) {
3375                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3376                 ac->ac_criteria = 20;
3377                 return 1;
3378         }
3379         return 0;
3380 }
3381
3382 /*
3383  * the function goes through all block freed in the group
3384  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3385  * buddy must be generated from this bitmap
3386  * Need to be called with the ext4 group lock held
3387  */
3388 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3389                                                 ext4_group_t group)
3390 {
3391         struct rb_node *n;
3392         struct ext4_group_info *grp;
3393         struct ext4_free_data *entry;
3394
3395         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3396         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3397
3398         while (n) {
3399                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3400                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3401                 n = rb_next(n);
3402         }
3403         return;
3404 }
3405
3406 /*
3407  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3408  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3409  * Need to be called with ext4 group lock held
3410  */
3411 static noinline_for_stack
3412 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3413                                         ext4_group_t group)
3414 {
3415         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3416         struct ext4_prealloc_space *pa;
3417         struct list_head *cur;
3418         ext4_group_t groupnr;
3419         ext4_grpblk_t start;
3420         int preallocated = 0;
3421         int len;
3422
3423         /* all form of preallocation discards first load group,
3424          * so the only competing code is preallocation use.
3425          * we don't need any locking here
3426          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3427          * otherwise we could leave used blocks available for
3428          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3429          * is dropping preallocation
3430          */
3431         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3432                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3433                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3434                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3435                                              &groupnr, &start);
3436                 len = pa->pa_len;
3437                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3438                 if (unlikely(len == 0))
3439                         continue;
3440                 BUG_ON(groupnr != group);
3441                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3442                 preallocated += len;
3443         }
3444         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3445 }
3446
3447 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3448 {
3449         struct ext4_prealloc_space *pa;
3450         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3451
3452         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3453         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3454         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3455 }
3456
3457 /*
3458  * drops a reference to preallocated space descriptor
3459  * if this was the last reference and the space is consumed
3460  */
3461 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3462                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3463 {
3464         ext4_group_t grp;
3465         ext4_fsblk_t grp_blk;
3466
3467         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3468         spin_lock(&pa->pa_lock);
3469         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3470                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3471                 return;
3472         }
3473
3474         if (pa->pa_deleted == 1) {
3475                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3476                 return;
3477         }
3478
3479         pa->pa_deleted = 1;
3480         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3481
3482         grp_blk = pa->pa_pstart;
3483         /*
3484          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3485          * next group when pa is used up
3486          */
3487         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3488                 grp_blk--;
3489
3490         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3491
3492         /*
3493          * possible race:
3494          *
3495          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3496          *                                      find block B in PA
3497          *  copy on-disk bitmap to buddy
3498          *                                      mark B in on-disk bitmap
3499          *                                      drop PA from group
3500          *  mark all PAs in buddy
3501          *
3502          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3503          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3504          * against that pair
3505          */
3506         ext4_lock_group(sb, grp);
3507         list_del(&pa->pa_group_list);
3508         ext4_unlock_group(sb, grp);
3509
3510         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3511         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3512         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3513
3514         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3515 }
3516
3517 /*
3518  * creates new preallocated space for given inode
3519  */
3520 static noinline_for_stack int
3521 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3522 {
3523         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3524         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3525         struct ext4_prealloc_space *pa;
3526         struct ext4_group_info *grp;
3527         struct ext4_inode_info *ei;
3528
3529         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3530         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3531         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3532         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3533
3534         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3535         if (pa == NULL)
3536                 return -ENOMEM;
3537
3538         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3539                 int winl;
3540                 int wins;
3541                 int win;
3542                 int offs;
3543
3544                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3545                  * so, found space must get proper lstart
3546                  * to cover original request */
3547                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3548                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3549
3550                 /* we're limited by original request in that
3551                  * logical block must be covered any way
3552                  * winl is window we can move our chunk within */
3553                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3554
3555                 /* also, we should cover whole original request */
3556                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3557
3558                 /* the smallest one defines real window */
3559                 win = min(winl, wins);
3560
3561                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3562                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3563                 if (offs && offs < win)
3564                         win = offs;
3565
3566                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3567                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3568                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3569                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3570         }
3571
3572         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3573          * allocated blocks for history */
3574         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3575
3576         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3577         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3578         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3579         pa->pa_free = pa->pa_len;
3580         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3581         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3582         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3583         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3584         pa->pa_deleted = 0;
3585         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3586
3587         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3588                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3589         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3590
3591         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3592         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3593
3594         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3595         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3596
3597         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3598         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3599
3600         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3601         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3602         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3603
3604         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3605         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3606         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3607
3608         return 0;
3609 }
3610
3611 /*
3612  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3613  */
3614 static noinline_for_stack int
3615 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3616 {
3617         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3618         struct ext4_locality_group *lg;
3619         struct ext4_prealloc_space *pa;
3620         struct ext4_group_info *grp;
3621
3622         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3623         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3624         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3625         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3626
3627         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3628         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3629         if (pa == NULL)
3630                 return -ENOMEM;
3631
3632         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3633          * allocated blocks for history */
3634         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3635
3636         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3637         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3638         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3639         pa->pa_free = pa->pa_len;
3640         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3641         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3642         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3643         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3644         pa->pa_deleted = 0;
3645         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3646
3647         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3648                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3649         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3650
3651         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3652         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3653
3654         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3655         lg = ac->ac_lg;
3656         BUG_ON(lg == NULL);
3657
3658         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3659         pa->pa_inode = NULL;
3660
3661         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3662         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3663         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3664
3665         /*
3666          * We will later add the new pa to the right bucket
3667          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3668          */
3669         return 0;
3670 }
3671
3672 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3673 {
3674         int err;
3675
3676         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3677                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3678         else
3679                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3680         return err;
3681 }
3682
3683 /*
3684  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3685  * in-core bitmap and buddy.
3686  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3687  * nobody else can find/use it.
3688  * the caller MUST hold group/inode locks.
3689  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3690  */
3691 static noinline_for_stack int
3692 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3693                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3694 {
3695         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3696         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3697         unsigned int end;
3698         unsigned int next;
3699         ext4_group_t group;
3700         ext4_grpblk_t bit;
3701         unsigned long long grp_blk_start;
3702         int err = 0;
3703         int free = 0;
3704
3705         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3706         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3707         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3708         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3709         end = bit + pa->pa_len;
3710
3711         while (bit < end) {
3712                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3713                 if (bit >= end)
3714                         break;
3715                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3716                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3717                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3718                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3719                 free += next - bit;
3720
3721                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3722                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3723                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3724                                                next - bit);
3725                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3726                 bit = next + 1;
3727         }
3728         if (free != pa->pa_free) {
3729                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3730                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3731                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3732                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3733                          (unsigned long) pa->pa_len);
3734                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3735                                         free, pa->pa_free);
3736                 /*
3737                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3738                  * from the bitmap and continue.
3739                  */
3740         }
3741         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3742
3743         return err;
3744 }
3745
3746 static noinline_for_stack int
3747 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3748                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3749 {
3750         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3751         ext4_group_t group;
3752         ext4_grpblk_t bit;
3753
3754         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3755         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3756         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3757         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3758         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3759         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3760         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3761
3762         return 0;
3763 }
3764
3765 /*
3766  * releases all preallocations in given group
3767  *
3768  * first, we need to decide discard policy:
3769  * - when do we discard
3770  *   1) ENOSPC
3771  * - how many do we discard
3772  *   1) how many requested
3773  */
3774 static noinline_for_stack int
3775 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3776                                         ext4_group_t group, int needed)
3777 {
3778         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3779         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3780         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3781         struct list_head list;
3782         struct ext4_buddy e4b;
3783         int err;
3784         int busy = 0;
3785         int free = 0;
3786
3787         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3788
3789         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3790                 return 0;
3791
3792         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3793         if (bitmap_bh == NULL) {
3794                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3795                 return 0;
3796         }
3797
3798         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3799         if (err) {
3800                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3801                 put_bh(bitmap_bh);
3802                 return 0;
3803         }
3804
3805         if (needed == 0)
3806                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3807
3808         INIT_LIST_HEAD(&list);
3809 repeat:
3810         ext4_lock_group(sb, group);
3811         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3812                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3813                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3814                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3815                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3816                         busy = 1;
3817                         continue;
3818                 }
3819                 if (pa->pa_deleted) {
3820                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3821                         continue;
3822                 }
3823
3824                 /* seems this one can be freed ... */
3825                 pa->pa_deleted = 1;
3826
3827                 /* we can trust pa_free ... */
3828                 free += pa->pa_free;
3829
3830                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3831
3832                 list_del(&pa->pa_group_list);
3833                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3834         }
3835
3836         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3837         if (free < needed && busy) {
3838                 busy = 0;
3839                 ext4_unlock_group(sb, group);
3840                 cond_resched();
3841                 goto repeat;
3842         }
3843
3844         /* found anything to free? */
3845         if (list_empty(&list)) {
3846                 BUG_ON(free != 0);
3847                 goto out;
3848         }
3849
3850         /* now free all selected PAs */
3851         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3852
3853                 /* remove from object (inode or locality group) */
3854                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3855                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3856                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3857
3858                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3859                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3860                 else
3861                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3862
3863                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3864                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3865         }
3866
3867 out:
3868         ext4_unlock_group(sb, group);
3869         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3870         put_bh(bitmap_bh);
3871         return free;
3872 }
3873
3874 /*
3875  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3876  *
3877  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3878  * We don't want another block to be served from the prealloc
3879  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3880  *
3881  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3882  */
3883 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3884 {
3885         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3886         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3887         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3888         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3889         ext4_group_t group = 0;
3890         struct list_head list;
3891         struct ext4_buddy e4b;
3892         int err;
3893
3894         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3895                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3896                 return;
3897         }
3898
3899         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3900         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3901
3902         INIT_LIST_HEAD(&list);
3903
3904 repeat:
3905         /* first, collect all pa's in the inode */
3906         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3907         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3908                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3909                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3910                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3911                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3912                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3913                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3914                          * use preallocation while we're discarding it */
3915                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3916                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3917                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3918                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3919                         WARN_ON(1);
3920                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3921                         goto repeat;
3922
3923                 }
3924                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3925                         pa->pa_deleted = 1;
3926                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3927                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3928                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3929                         continue;
3930                 }
3931
3932                 /* someone is deleting pa right now */
3933                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3934                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3935
3936                 /* we have to wait here because pa_deleted
3937                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3938                  * the list. as we might be called from
3939                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3940                  * and concurrent thread which is unlinking
3941                  * pa from inode's list may access already
3942                  * freed memory, bad-bad-bad */
3943
3944                 /* XXX: if this happens too often, we can
3945                  * add a flag to force wait only in case
3946                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3947                  * regular truncate */
3948                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3949                 goto repeat;
3950         }
3951         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3952
3953         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3954                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3955                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
3956
3957                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3958                 if (err) {
3959                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3960                                         group);
3961                         continue;
3962                 }
3963
3964                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3965                 if (bitmap_bh == NULL) {
3966                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3967                                         group);
3968                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3969                         continue;
3970                 }
3971
3972                 ext4_lock_group(sb, group);
3973                 list_del(&pa->pa_group_list);
3974                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3975                 ext4_unlock_group(sb, group);
3976
3977                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3978                 put_bh(bitmap_bh);
3979
3980                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3981                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3982         }
3983 }
3984
3985 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3986 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3987 {
3988         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3989         ext4_group_t ngroups, i;
3990
3991         if (!ext4_mballoc_debug ||
3992             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3993                 return;
3994
3995         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
3996                         " Allocation context details:");
3997         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
3998                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3999         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4000                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4001                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4002                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4003                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4004                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4005                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4006                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4007                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4008                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4009                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4010                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4011                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4012                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4013                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4014                         (int)ac->ac_criteria);
4015         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%lu scanned, %d found",
4016                  ac->ac_ex_scanned, ac->ac_found);
4017         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4018         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4019         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4020                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4021                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4022                 ext4_grpblk_t start;
4023                 struct list_head *cur;
4024                 ext4_lock_group(sb, i);
4025                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4026                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4027                                         pa_group_list);
4028                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4029                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4030                                                      NULL, &start);
4031                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4032                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4033                                start, pa->pa_len);
4034                 }
4035                 ext4_unlock_group(sb, i);
4036
4037                 if (grp->bb_free == 0)
4038                         continue;
4039                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4040                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4041         }
4042         printk(KERN_ERR "\n");
4043 }
4044 #else
4045 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4046 {
4047         return;
4048 }
4049 #endif
4050
4051 /*
4052  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4053  * file is determined by the current size or the resulting size after
4054  * allocation which ever is larger
4055  *
4056  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4057  */
4058 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4059 {
4060         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4061         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4062         loff_t size, isize;
4063
4064         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4065                 return;
4066
4067         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4068                 return;
4069
4070         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4071         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4072                 >> bsbits;
4073
4074         if ((size == isize) &&
4075             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4076             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4077                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4078                 return;
4079         }
4080
4081         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4082                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4083                 return;
4084         }
4085
4086         /* don't use group allocation for large files */
4087         size = max(size, isize);
4088         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4089                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4090                 return;
4091         }
4092
4093         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4094         /*
4095          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4096          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4097          * request from multiple CPUs.
4098          */
4099         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4100
4101         /* we're going to use group allocation */
4102         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4103
4104         /* serialize all allocations in the group */
4105         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4106 }
4107
4108 static noinline_for_stack int
4109 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4110                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4111 {
4112         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4113         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4114         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4115         ext4_group_t group;
4116         unsigned int len;
4117         ext4_fsblk_t goal;
4118         ext4_grpblk_t block;
4119
4120         /* we can't allocate > group size */
4121         len = ar->len;
4122
4123         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4124         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4125                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4126
4127         /* start searching from the goal */
4128         goal = ar->goal;
4129         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4130                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4131                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4132         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4133
4134         /* set up allocation goals */
4135         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4136         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4137         ac->ac_sb = sb;
4138         ac->ac_inode = ar->inode;
4139         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4140         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4141         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4142         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4143         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4144         ac->ac_flags = ar->flags;
4145
4146         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4147          * locality group. this is a policy, actually */
4148         ext4_mb_group_or_file(ac);
4149
4150         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4151                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4152                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4153                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4154                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4155                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4156                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4157         return 0;
4158
4159 }
4160
4161 static noinline_for_stack void
4162 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4163                                         struct ext4_locality_group *lg,
4164                                         int order, int total_entries)
4165 {
4166         ext4_group_t group = 0;
4167         struct ext4_buddy e4b;
4168         struct list_head discard_list;
4169         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4170
4171         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4172
4173         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4174
4175         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4176         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4177                                                 pa_inode_list) {
4178                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4179                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4180                         /*
4181                          * This is the pa that we just used
4182                          * for block allocation. So don't
4183                          * free that
4184                          */
4185                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4186                         continue;
4187                 }
4188                 if (pa->pa_deleted) {
4189                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4190                         continue;
4191                 }
4192                 /* only lg prealloc space */
4193                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4194
4195                 /* seems this one can be freed ... */
4196                 pa->pa_deleted = 1;
4197                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4198
4199                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4200                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4201
4202                 total_entries--;
4203                 if (total_entries <= 5) {
4204                         /*
4205                          * we want to keep only 5 entries
4206                          * allowing it to grow to 8. This
4207                          * mak sure we don't call discard
4208                          * soon for this list.
4209                          */
4210                         break;
4211                 }
4212         }
4213         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4214
4215         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4216
4217                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4218                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4219                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4220                                         group);
4221                         continue;
4222                 }
4223                 ext4_lock_group(sb, group);
4224                 list_del(&pa->pa_group_list);
4225                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4226                 ext4_unlock_group(sb, group);
4227
4228                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4229                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4230                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4231         }
4232 }
4233
4234 /*
4235  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4236  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4237  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4238  *
4239  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4240  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4241  */
4242
4243 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4244 {
4245         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4246         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4247         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4248         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4249
4250         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4251         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4252                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4253                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4254         /* Add the prealloc space to lg */
4255         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4256         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4257                                                 pa_inode_list) {
4258                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4259                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4260                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4261                         continue;
4262                 }
4263                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4264                         /* Add to the tail of the previous entry */
4265                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4266                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4267                         added = 1;
4268                         /*
4269                          * we want to count the total
4270                          * number of entries in the list
4271                          */
4272                 }
4273                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4274                 lg_prealloc_count++;
4275         }
4276         if (!added)
4277                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4278                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4279         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4280
4281         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4282         if (lg_prealloc_count > 8) {
4283                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4284                                                   order, lg_prealloc_count);
4285                 return;
4286         }
4287         return ;
4288 }
4289
4290 /*
4291  * release all resource we used in allocation
4292  */
4293 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4294 {
4295         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4296         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4297         if (pa) {
4298                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4299                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4300                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4301                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4302                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4303                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4304                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4305                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4306                 }
4307         }
4308         if (pa) {
4309                 /*
4310                  * We want to add the pa to the right bucket.
4311                  * Remove it from the list and while adding
4312                  * make sure the list to which we are adding
4313                  * doesn't grow big.
4314                  */
4315                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4316                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4317                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4318                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4319                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4320                 }
4321                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4322         }
4323         if (ac->ac_bitmap_page)
4324                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4325         if (ac->ac_buddy_page)
4326                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4327         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4328                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4329         ext4_mb_collect_stats(ac);
4330         return 0;
4331 }
4332
4333 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4334 {
4335         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4336         int ret;
4337         int freed = 0;
4338
4339         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4340         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4341                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4342                 freed += ret;
4343                 needed -= ret;
4344         }
4345
4346         return freed;
4347 }
4348
4349 /*
4350  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4351  * it tries to use preallocation first, then falls back
4352  * to usual allocation
4353  */
4354 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4355                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4356 {
4357         int freed;
4358         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4359         struct ext4_sb_info *sbi;
4360         struct super_block *sb;
4361         ext4_fsblk_t block = 0;
4362         unsigned int inquota = 0;
4363         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4364
4365         might_sleep();
4366         sb = ar->inode->i_sb;
4367         sbi = EXT4_SB(sb);
4368
4369         trace_ext4_request_blocks(ar);
4370
4371         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4372         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4373                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4374
4375         /*
4376          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4377          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4378          * reserved when data being copied into pagecache.
4379          */
4380         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4381                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4382         else {
4383                 /* Without delayed allocation we need to verify
4384                  * there is enough free blocks to do block allocation
4385                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4386                  */
4387                 while (ar->len &&
4388                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4389
4390                         /* let others to free the space */
4391                         cond_resched();
4392                         ar->len = ar->len >> 1;
4393                 }
4394                 if (!ar->len) {
4395                         *errp = -ENOSPC;
4396                         return 0;
4397                 }
4398                 reserv_clstrs = ar->len;
4399                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4400                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4401                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4402                 } else {
4403                         while (ar->len &&
4404                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4405                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4406
4407                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4408                                 ar->len--;
4409                         }
4410                 }
4411                 inquota = ar->len;
4412                 if (ar->len == 0) {
4413                         *errp = -EDQUOT;
4414                         goto out;
4415                 }
4416         }
4417
4418         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4419         if (!ac) {
4420                 ar->len = 0;
4421                 *errp = -ENOMEM;
4422                 goto out;
4423         }
4424
4425         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4426         if (*errp) {
4427                 ar->len = 0;
4428                 goto out;
4429         }
4430
4431         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4432         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4433                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4434                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4435 repeat:
4436                 /* allocate space in core */
4437                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4438                 if (*errp) {
4439                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4440                         goto errout;
4441                 }
4442
4443                 /* as we've just preallocated more space than
4444                  * user requested orinally, we store allocated
4445                  * space in a special descriptor */
4446                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4447                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4448                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4449         }
4450         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4451                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4452                 if (*errp == -EAGAIN) {
4453                         /*
4454                          * drop the reference that we took
4455                          * in ext4_mb_use_best_found
4456                          */
4457                         ext4_mb_release_context(ac);
4458                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4459                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4460                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4461                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4462                         goto repeat;
4463                 } else if (*errp) {
4464                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4465                         goto errout;
4466                 } else {
4467                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4468                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4469                 }
4470         } else {
4471                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4472                 if (freed)
4473                         goto repeat;
4474                 *errp = -ENOSPC;
4475         }
4476
4477 errout:
4478         if (*errp) {
4479                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4480                 ar->len = 0;
4481                 ext4_mb_show_ac(ac);
4482         }
4483         ext4_mb_release_context(ac);
4484 out:
4485         if (ac)
4486                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4487         if (inquota && ar->len < inquota)
4488                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4489         if (!ar->len) {
4490                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4491                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4492                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4493                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4494                                                 reserv_clstrs);
4495         }
4496
4497         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4498
4499         return block;
4500 }
4501
4502 /*
4503  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4504  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4505  * AND the blocks are associated with the same group.
4506  */
4507 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4508                         struct ext4_free_data *entry2)
4509 {
4510         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4511             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4512             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4513                 return 1;
4514         return 0;
4515 }
4516
4517 static noinline_for_stack int
4518 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4519                       struct ext4_free_data *new_entry)
4520 {
4521         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4522         ext4_grpblk_t cluster;
4523         struct ext4_free_data *entry;
4524         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4525         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4526         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4527         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4528         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4529
4530         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4531         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4532         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4533
4534         new_node = &new_entry->efd_node;
4535         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4536
4537         if (!*n) {
4538                 /* first free block exent. We need to
4539                    protect buddy cache from being freed,
4540                  * otherwise we'll refresh it from
4541                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4542                  * blocks */
4543                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4544                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4545         }
4546         while (*n) {
4547                 parent = *n;
4548                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4549                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4550                         n = &(*n)->rb_left;
4551                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4552                         n = &(*n)->rb_right;
4553                 else {
4554                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4555                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4556                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4557                                 "Block already on to-be-freed list");
4558                         return 0;
4559                 }
4560         }
4561
4562         rb_link_node(new_node, parent, n);
4563         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4564
4565         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4566         node = rb_prev(new_node);
4567         if (node) {
4568                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4569                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4570                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4571                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4572                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4573                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4574                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4575                 }
4576         }
4577
4578         node = rb_next(new_node);
4579         if (node) {
4580                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4581                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4582                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4583                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4584                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4585                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4586                 }
4587         }
4588         /* Add the extent to transaction's private list */
4589         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4590                                   &new_entry->efd_jce);
4591         return 0;
4592 }
4593
4594 /**
4595  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4596  * @handle:             handle for this transaction
4597  * @inode:              inode
4598  * @block:              start physical block to free
4599  * @count:              number of blocks to count
4600  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4601  */
4602 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4603                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4604                       unsigned long count, int flags)
4605 {
4606         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4607         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4608         struct ext4_group_desc *gdp;
4609         unsigned int overflow;
4610         ext4_grpblk_t bit;
4611         struct buffer_head *gd_bh;
4612         ext4_group_t block_group;
4613         struct ext4_sb_info *sbi;
4614         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
4615         struct ext4_buddy e4b;
4616         unsigned int count_clusters;
4617         int err = 0;
4618         int ret;
4619
4620         might_sleep();
4621         if (bh) {
4622                 if (block)
4623                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4624                 else
4625                         block = bh->b_blocknr;
4626         }
4627
4628         sbi = EXT4_SB(sb);
4629         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4630             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4631                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4632                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4633                 goto error_return;
4634         }
4635
4636         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4637         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4638
4639         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4640                 struct buffer_head *tbh = bh;
4641                 int i;
4642
4643                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4644
4645                 for (i = 0; i < count; i++) {
4646                         if (!bh)
4647                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4648                                                         block + i);
4649                         if (unlikely(!tbh))
4650                                 continue;
4651                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4652                                     inode, tbh, block + i);
4653                 }
4654         }
4655
4656         /*
4657          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4658          * after the transaction is committed, which we can do by
4659          * treating the block as metadata, below.  We make an
4660          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4661          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4662          */
4663         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4664                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4665
4666         /*
4667          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4668          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4669          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4670          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4671          * requested to avoid doing so.
4672          */
4673         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4674         if (overflow) {
4675                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4676                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4677                         block += overflow;
4678                         if (count > overflow)
4679                                 count -= overflow;
4680                         else
4681                                 return;
4682                 } else {
4683                         block -= overflow;
4684                         count += overflow;
4685                 }
4686         }
4687         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4688         if (overflow) {
4689                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4690                         if (count > overflow)
4691                                 count -= overflow;
4692                         else
4693                                 return;
4694                 } else
4695                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4696         }
4697
4698 do_more:
4699         overflow = 0;
4700         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4701
4702         /*
4703          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4704          * boundary.
4705          */
4706         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4707                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4708                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4709                 count -= overflow;
4710         }
4711         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4712         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4713         if (!bitmap_bh) {
4714                 err = -EIO;
4715                 goto error_return;
4716         }
4717         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4718         if (!gdp) {
4719                 err = -EIO;
4720                 goto error_return;
4721         }
4722
4723         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4724             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4725             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4726                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4727             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4728                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4729
4730                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4731                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4732                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4733                 goto error_return;
4734         }
4735
4736         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4737         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4738         if (err)
4739                 goto error_return;
4740
4741         /*
4742          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4743          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4744          * using it
4745          */
4746         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4747         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4748         if (err)
4749                 goto error_return;
4750 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4751         {
4752                 int i;
4753                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4754                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4755         }
4756 #endif
4757         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4758
4759         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4760         if (err)
4761                 goto error_return;
4762
4763         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4764                 struct ext4_free_data *new_entry;
4765                 /*
4766                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4767                  * be used until this transaction is committed
4768                  */
4769         retry:
4770                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4771                 if (!new_entry) {
4772                         /*
4773                          * We use a retry loop because
4774                          * ext4_free_blocks() is not allowed to fail.
4775                          */
4776                         cond_resched();
4777                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
4778                         goto retry;
4779                 }
4780                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4781                 new_entry->efd_group = block_group;
4782                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4783                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4784
4785                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4786                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4787                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4788         } else {
4789                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4790                  * with group lock held. generate_buddy look at
4791                  * them with group lock_held
4792                  */
4793                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4794                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count,
4795                                                  0);
4796                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4797                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4798                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4799                                          " with %d", block_group, bit, count,
4800                                          err);
4801                 } else
4802                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4803
4804                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4805                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4806                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4807         }
4808
4809         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4810         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4811         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4812         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4813         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4814
4815         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4816                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4817                 atomic64_add(count_clusters,
4818                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4819         }
4820
4821         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_RESERVE && ei->i_reserved_data_blocks) {
4822                 percpu_counter_add(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4823                                    count_clusters);
4824                 spin_lock(&ei->i_block_reservation_lock);
4825                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA)
4826                         ei->i_reserved_meta_blocks += count_clusters;
4827                 else
4828                         ei->i_reserved_data_blocks += count_clusters;
4829                 spin_unlock(&ei->i_block_reservation_lock);
4830                 if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4831                         dquot_reclaim_block(inode,
4832                                         EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4833         } else if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4834                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4835         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4836
4837         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4838
4839         /* We dirtied the bitmap block */
4840         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4841         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4842
4843         /* And the group descriptor block */
4844         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4845         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4846         if (!err)
4847                 err = ret;
4848
4849         if (overflow && !err) {
4850                 block += count;
4851                 count = overflow;
4852                 put_bh(bitmap_bh);
4853                 goto do_more;
4854         }
4855 error_return:
4856         brelse(bitmap_bh);
4857         ext4_std_error(sb, err);
4858         return;
4859 }
4860
4861 /**
4862  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4863  * @handle:                     handle to this transaction
4864  * @sb:                         super block
4865  * @block:                      start physical block to add to the block group
4866  * @count:                      number of blocks to free
4867  *
4868  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4869  */
4870 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4871                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4872 {
4873         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4874         struct buffer_head *gd_bh;
4875         ext4_group_t block_group;
4876         ext4_grpblk_t bit;
4877         unsigned int i;
4878         struct ext4_group_desc *desc;
4879         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4880         struct ext4_buddy e4b;
4881         int err = 0, ret, blk_free_count;
4882         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4883
4884         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4885
4886         if (count == 0)
4887                 return 0;
4888
4889         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4890         /*
4891          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4892          * boundary.
4893          */
4894         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4895                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4896                              block_group);
4897                 err = -EINVAL;
4898                 goto error_return;
4899         }
4900
4901         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4902         if (!bitmap_bh) {
4903                 err = -EIO;
4904                 goto error_return;
4905         }
4906
4907         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4908         if (!desc) {
4909                 err = -EIO;
4910                 goto error_return;
4911         }
4912
4913         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4914             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4915             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4916             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4917                      sbi->s_itb_per_group)) {
4918                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4919                            "Block = %llu, count = %lu",
4920                            block, count);
4921                 err = -EINVAL;
4922                 goto error_return;
4923         }
4924
4925         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4926         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4927         if (err)
4928                 goto error_return;
4929
4930         /*
4931          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4932          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4933          * using it
4934          */
4935         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4936         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4937         if (err)
4938                 goto error_return;
4939
4940         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4941                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4942                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4943                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4944                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4945                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4946                 } else {
4947                         blocks_freed++;
4948                 }
4949         }
4950
4951         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4952         if (err)
4953                 goto error_return;
4954
4955         /*
4956          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4957          * with group lock held. generate_buddy look at
4958          * them with group lock_held
4959          */
4960         ext4_lock_group(sb, block_group);
4961         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4962         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4963         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4964         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4965         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
4966         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
4967         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4968         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4969                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
4970
4971         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4972                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4973                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
4974                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4975         }
4976
4977         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4978
4979         /* We dirtied the bitmap block */
4980         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4981         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4982
4983         /* And the group descriptor block */
4984         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4985         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4986         if (!err)
4987                 err = ret;
4988
4989 error_return:
4990         brelse(bitmap_bh);
4991         ext4_std_error(sb, err);
4992         return err;
4993 }
4994
4995 /**
4996  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4997  * @sb:         super block for the file system
4998  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
4999  * @count:      number of blocks to TRIM
5000  * @group:      alloc. group we are working with
5001  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5002  * @blkdev_flags: flags for the block device
5003  *
5004  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5005  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5006  * be called with under the group lock.
5007  */
5008 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5009                             ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b,
5010                             unsigned long blkdev_flags)
5011 {
5012         struct ext4_free_extent ex;
5013         int ret = 0;
5014
5015         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5016
5017         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5018
5019         ex.fe_start = start;
5020         ex.fe_group = group;
5021         ex.fe_len = count;
5022
5023         /*
5024          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5025          * being trimmed.
5026          */
5027         mb_mark_used(e4b, &ex);
5028         ext4_unlock_group(sb, group);
5029         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count, blkdev_flags);
5030         ext4_lock_group(sb, group);
5031         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5032         return ret;
5033 }
5034
5035 /**
5036  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5037  * @sb:                 super block for file system
5038  * @group:              group to be trimmed
5039  * @start:              first group block to examine
5040  * @max:                last group block to examine
5041  * @minblocks:          minimum extent block count
5042  * @blkdev_flags:       flags for the block device
5043  *
5044  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5045  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5046  * the extent.
5047  *
5048  *
5049  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5050  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5051  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5052  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5053  */
5054 static ext4_grpblk_t
5055 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5056                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5057                    ext4_grpblk_t minblocks, unsigned long blkdev_flags)
5058 {
5059         void *bitmap;
5060         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5061         struct ext4_buddy e4b;
5062         int ret = 0;
5063
5064         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5065
5066         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5067         if (ret) {
5068                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5069                                 "information for %u", group);
5070                 return ret;
5071         }
5072         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5073
5074         ext4_lock_group(sb, group);
5075         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5076             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5077                 goto out;
5078
5079         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5080                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5081
5082         while (start <= max) {
5083                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5084                 if (start > max)
5085                         break;
5086                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5087
5088                 if ((next - start) >= minblocks) {
5089                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5090                                                next - start, group, &e4b,
5091                                                blkdev_flags);
5092                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5093                                 break;
5094                         ret = 0;
5095                         count += next - start;
5096                 }
5097                 free_count += next - start;
5098                 start = next + 1;
5099
5100                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5101                         count = -ERESTARTSYS;
5102                         break;
5103                 }
5104
5105                 if (need_resched()) {
5106                         ext4_unlock_group(sb, group);
5107                         cond_resched();
5108                         ext4_lock_group(sb, group);
5109                 }
5110
5111                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5112                         break;
5113         }
5114
5115         if (!ret) {
5116                 ret = count;
5117                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5118         }
5119 out:
5120         ext4_unlock_group(sb, group);
5121         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5122
5123         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5124                 count, group);
5125
5126         return ret;
5127 }
5128
5129 /**
5130  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5131  * @sb:                 superblock for filesystem
5132  * @range:              fstrim_range structure
5133  * @blkdev_flags:       flags for the block device
5134  *
5135  * start:       First Byte to trim
5136  * len:         number of Bytes to trim from start
5137  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5138  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5139  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5140  * is invoked to trim all free space.
5141  */
5142 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range,
5143                         unsigned long blkdev_flags)
5144 {
5145         struct ext4_group_info *grp;
5146         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5147         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5148         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5149         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5150                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5151         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5152         int ret = 0;
5153
5154         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5155         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5156         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5157                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5158
5159         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5160             start >= max_blks ||
5161             range->len < sb->s_blocksize)
5162                 return -EINVAL;
5163         if (end >= max_blks)
5164                 end = max_blks - 1;
5165         if (end <= first_data_blk)
5166                 goto out;
5167         if (start < first_data_blk)
5168                 start = first_data_blk;
5169
5170         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5171         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5172                                      &first_group, &first_cluster);
5173         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5174                                      &last_group, &last_cluster);
5175
5176         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5177         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5178
5179         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5180                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5181                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5182                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5183                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5184                         if (ret)
5185                                 break;
5186                 }
5187
5188                 /*
5189                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5190                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5191                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5192                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5193                  */
5194                 if (group == last_group)
5195                         end = last_cluster;
5196
5197                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5198                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5199                                                 end, minlen, blkdev_flags);
5200                         if (cnt < 0) {
5201                                 ret = cnt;
5202                                 break;
5203                         }
5204                         trimmed += cnt;
5205                 }
5206
5207                 /*
5208                  * For every group except the first one, we are sure
5209                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5210                  */
5211                 first_cluster = 0;
5212         }
5213
5214         if (!ret)
5215                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5216
5217 out:
5218         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5219         return ret;
5220 }