Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/viro/vfs-2.6
[linux-2.6.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
3  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
17  */
18
19
20 /*
21  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
22  */
23
24 #include "mballoc.h"
25 #include <linux/debugfs.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <trace/events/ext4.h>
28
29 /*
30  * MUSTDO:
31  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
32  *   - search for metadata in few groups
33  *
34  * TODO v4:
35  *   - normalization should take into account whether file is still open
36  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
37  *   - don't normalize tails
38  *   - quota
39  *   - reservation for superuser
40  *
41  * TODO v3:
42  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
43  *   - track min/max extents in each group for better group selection
44  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
45  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
46  *   - error handling
47  */
48
49 /*
50  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
51  * near to the goal(block) value specified.
52  *
53  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
54  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
55  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
56  * would have after allocation, or the current file size, which ever
57  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
58  * select to use the group preallocation. The default value of
59  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
60  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
61  * terms of number of blocks.
62  *
63  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
64  * ensure that we have small files closer together on the disk.
65  *
66  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
67  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
68  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
69  * represented as:
70  *
71  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
72  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
73  * pa_len    -> length for this prealloc space
74  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space
75  *
76  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
77  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
78  * space we will consume the particular prealloc space. This make sure that
79  * that the we have contiguous physical blocks representing the file blocks
80  *
81  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
82  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
83  * pa_free.
84  *
85  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
86  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
87  * prealloc space. These are per CPU prealloc list repreasented as
88  *
89  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
90  *
91  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
92  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
93  *
94  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
95  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
96  *
97  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
98  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
99  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
100  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
101  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
102  * we can access them through the page cache. The information regarding
103  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
104  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
105  * inode as:
106  *
107  *  {                        page                        }
108  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
109  *
110  *
111  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
112  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
113  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
114  * which is blocks_per_page/2
115  *
116  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
117  * away when the filesystem is unmounted.
118  *
119  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
120  * to locate that many free blocks we return with additional information
121  * regarding rest of the contiguous physical block available
122  *
123  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
124  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
125  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
126  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
127  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
128  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
129  * sbi->s_mb_group_prealloc. Default value of s_mb_group_prealloc is
130  * 512 blocks. This can be tuned via
131  * /sys/fs/ext4/<partition/mb_group_prealloc. The value is represented in
132  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
133  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
134  * stripe value (sbi->s_stripe)
135  *
136  * The regular allocator(using the buddy cache) supports few tunables.
137  *
138  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
139  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
140  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
141  *
142  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
143  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
144  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
145  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
146  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
147  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
148  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
149  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
150  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
151  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
152  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
153  * the group specified as the goal value in allocation context via
154  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
155  * can used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
156  * checked.
157  *
158  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
159  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
160  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
161  * subsequent request.
162  */
163
164 /*
165  * mballoc operates on the following data:
166  *  - on-disk bitmap
167  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
168  *  - preallocation descriptors (PAs)
169  *
170  * there are two types of preallocations:
171  *  - inode
172  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
173  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
174  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
175  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
176  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
177  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
178  *    also means that freeing any block within descriptor's range
179  *    must discard all preallocated blocks.
180  *  - locality group
181  *    assigned to specific locality group which does not translate to
182  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
183  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
184  *    it's consumed from the beginning to the end.
185  *
186  * relation between them can be expressed as:
187  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
188  *
189  * this mean blocks mballoc considers used are:
190  *  - allocated blocks (persistent)
191  *  - preallocated blocks (non-persistent)
192  *
193  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
194  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
195  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
196  *
197  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
198  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
199  *
200  * all operations can be expressed as:
201  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
202  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
203  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
204  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
205  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
206  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
207  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
208  *        is used in real operation because we can't know actual used
209  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
210  *
211  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
212  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
213  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
214  * the following knowledge:
215  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
216  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
217  *     nobody can re-allocate that block
218  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
219  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
220  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
221  *     block
222  *
223  * so, now we're building a concurrency table:
224  *  - init buddy vs.
225  *    - new PA
226  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
227  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
228  *    - use inode PA
229  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
230  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
231  *    - discard inode PA
232  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
233  *    - use locality group PA
234  *      again PA-=N must be serialized with init
235  *    - discard locality group PA
236  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
237  *  - new PA vs.
238  *    - use inode PA
239  *      i_data_sem serializes them
240  *    - discard inode PA
241  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
242  *    - use locality group PA
243  *      some mutex should serialize them
244  *    - discard locality group PA
245  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
246  *  - use inode PA
247  *    - use inode PA
248  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
249  *    - discard inode PA
250  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
251  *    - use locality group PA
252  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
253  *    - discard locality group PA
254  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
255  *
256  * now we're ready to make few consequences:
257  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
258  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
259  *  - PA changes only after on-disk bitmap
260  *  - discard must not compete with init. either init is done before
261  *    any discard or they're serialized somehow
262  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
263  *
264  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
265  * in this case, but we should care about concurrent init
266  *
267  */
268
269  /*
270  * Logic in few words:
271  *
272  *  - allocation:
273  *    load group
274  *    find blocks
275  *    mark bits in on-disk bitmap
276  *    release group
277  *
278  *  - use preallocation:
279  *    find proper PA (per-inode or group)
280  *    load group
281  *    mark bits in on-disk bitmap
282  *    release group
283  *    release PA
284  *
285  *  - free:
286  *    load group
287  *    mark bits in on-disk bitmap
288  *    release group
289  *
290  *  - discard preallocations in group:
291  *    mark PAs deleted
292  *    move them onto local list
293  *    load on-disk bitmap
294  *    load group
295  *    remove PA from object (inode or locality group)
296  *    mark free blocks in-core
297  *
298  *  - discard inode's preallocations:
299  */
300
301 /*
302  * Locking rules
303  *
304  * Locks:
305  *  - bitlock on a group        (group)
306  *  - object (inode/locality)   (object)
307  *  - per-pa lock               (pa)
308  *
309  * Paths:
310  *  - new pa
311  *    object
312  *    group
313  *
314  *  - find and use pa:
315  *    pa
316  *
317  *  - release consumed pa:
318  *    pa
319  *    group
320  *    object
321  *
322  *  - generate in-core bitmap:
323  *    group
324  *        pa
325  *
326  *  - discard all for given object (inode, locality group):
327  *    object
328  *        pa
329  *    group
330  *
331  *  - discard all for given group:
332  *    group
333  *        pa
334  *    group
335  *        object
336  *
337  */
338 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
339 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
340 static struct kmem_cache *ext4_free_ext_cachep;
341
342 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
343  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
344  * each unique s_blocksize_bits */
345 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
346 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
347
348 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
349         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
350         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
351         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
352 };
353
354 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
355                                         ext4_group_t group);
356 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
357                                                 ext4_group_t group);
358 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn);
359
360 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
361 {
362 #if BITS_PER_LONG == 64
363         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
364         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
365 #elif BITS_PER_LONG == 32
366         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
367         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
368 #else
369 #error "how many bits you are?!"
370 #endif
371         return addr;
372 }
373
374 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
375 {
376         /*
377          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
378          * needs unsigned long aligned address
379          */
380         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
381         return ext4_test_bit(bit, addr);
382 }
383
384 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
385 {
386         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
387         ext4_set_bit(bit, addr);
388 }
389
390 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
391 {
392         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
393         ext4_clear_bit(bit, addr);
394 }
395
396 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
397 {
398         int fix = 0, ret, tmpmax;
399         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
400         tmpmax = max + fix;
401         start += fix;
402
403         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
404         if (ret > max)
405                 return max;
406         return ret;
407 }
408
409 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
410 {
411         int fix = 0, ret, tmpmax;
412         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
413         tmpmax = max + fix;
414         start += fix;
415
416         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
417         if (ret > max)
418                 return max;
419         return ret;
420 }
421
422 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
423 {
424         char *bb;
425
426         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
427         BUG_ON(max == NULL);
428
429         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
430                 *max = 0;
431                 return NULL;
432         }
433
434         /* at order 0 we see each particular block */
435         if (order == 0) {
436                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
437                 return EXT4_MB_BITMAP(e4b);
438         }
439
440         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b) + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
441         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
442
443         return bb;
444 }
445
446 #ifdef DOUBLE_CHECK
447 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
448                            int first, int count)
449 {
450         int i;
451         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
452
453         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
454                 return;
455         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
456         for (i = 0; i < count; i++) {
457                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
458                         ext4_fsblk_t blocknr;
459
460                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
461                         blocknr += first + i;
462                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
463                                               inode ? inode->i_ino : 0,
464                                               blocknr,
465                                               "freeing block already freed "
466                                               "(bit %u)",
467                                               first + i);
468                 }
469                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
470         }
471 }
472
473 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
474 {
475         int i;
476
477         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
478                 return;
479         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
480         for (i = 0; i < count; i++) {
481                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
482                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
483         }
484 }
485
486 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
487 {
488         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
489                 unsigned char *b1, *b2;
490                 int i;
491                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
492                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
493                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
494                         if (b1[i] != b2[i]) {
495                                 printk(KERN_ERR "corruption in group %u "
496                                        "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
497                                        "on disk/prealloc\n",
498                                        e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
499                                 BUG();
500                         }
501                 }
502         }
503 }
504
505 #else
506 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
507                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
508 {
509         return;
510 }
511 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
512                                                 int first, int count)
513 {
514         return;
515 }
516 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
517 {
518         return;
519 }
520 #endif
521
522 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
523
524 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
525 do {                                                                    \
526         if (!(assert)) {                                                \
527                 printk(KERN_EMERG                                       \
528                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
529                         function, file, line, # assert);                \
530                 BUG();                                                  \
531         }                                                               \
532 } while (0)
533
534 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
535                                 const char *function, int line)
536 {
537         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
538         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
539         int max;
540         int max2;
541         int i;
542         int j;
543         int k;
544         int count;
545         struct ext4_group_info *grp;
546         int fragments = 0;
547         int fstart;
548         struct list_head *cur;
549         void *buddy;
550         void *buddy2;
551
552         {
553                 static int mb_check_counter;
554                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
555                         return 0;
556         }
557
558         while (order > 1) {
559                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
560                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
561                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
562                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
563                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
564                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
565
566                 count = 0;
567                 for (i = 0; i < max; i++) {
568
569                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
570                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
571                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
572                                         MB_CHECK_ASSERT(
573                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
574                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
575                                         MB_CHECK_ASSERT(
576                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
577                                 }
578                                 continue;
579                         }
580
581                         /* both bits in buddy2 must be 0 */
582                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
583                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
584
585                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
586                                 k = (i * (1 << order)) + j;
587                                 MB_CHECK_ASSERT(
588                                         !mb_test_bit(k, EXT4_MB_BITMAP(e4b)));
589                         }
590                         count++;
591                 }
592                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
593                 order--;
594         }
595
596         fstart = -1;
597         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
598         for (i = 0; i < max; i++) {
599                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
600                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
601                         if (fstart == -1) {
602                                 fragments++;
603                                 fstart = i;
604                         }
605                         continue;
606                 }
607                 fstart = -1;
608                 /* check used bits only */
609                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
610                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
611                         k = i >> j;
612                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
613                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
614                 }
615         }
616         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
617         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
618
619         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
620         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
621                 ext4_group_t groupnr;
622                 struct ext4_prealloc_space *pa;
623                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
624                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
625                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
626                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
627                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
628         }
629         return 0;
630 }
631 #undef MB_CHECK_ASSERT
632 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
633                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
634 #else
635 #define mb_check_buddy(e4b)
636 #endif
637
638 /*
639  * Divide blocks started from @first with length @len into
640  * smaller chunks with power of 2 blocks.
641  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
642  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
643  */
644 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
645                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
646                                         struct ext4_group_info *grp)
647 {
648         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
649         ext4_grpblk_t min;
650         ext4_grpblk_t max;
651         ext4_grpblk_t chunk;
652         unsigned short border;
653
654         BUG_ON(len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb));
655
656         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
657
658         while (len > 0) {
659                 /* find how many blocks can be covered since this position */
660                 max = ffs(first | border) - 1;
661
662                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
663                 min = fls(len) - 1;
664
665                 if (max < min)
666                         min = max;
667                 chunk = 1 << min;
668
669                 /* mark multiblock chunks only */
670                 grp->bb_counters[min]++;
671                 if (min > 0)
672                         mb_clear_bit(first >> min,
673                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
674
675                 len -= chunk;
676                 first += chunk;
677         }
678 }
679
680 /*
681  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
682  * group.
683  */
684 static void
685 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
686 {
687         int i;
688         int bits;
689
690         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
691
692         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
693         for (i = bits; i >= 0; i--) {
694                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
695                         grp->bb_largest_free_order = i;
696                         break;
697                 }
698         }
699 }
700
701 static noinline_for_stack
702 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
703                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
704 {
705         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
706         ext4_grpblk_t max = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
707         ext4_grpblk_t i = 0;
708         ext4_grpblk_t first;
709         ext4_grpblk_t len;
710         unsigned free = 0;
711         unsigned fragments = 0;
712         unsigned long long period = get_cycles();
713
714         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
715          * of on-disk bitmap and preallocations */
716         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
717         grp->bb_first_free = i;
718         while (i < max) {
719                 fragments++;
720                 first = i;
721                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
722                 len = i - first;
723                 free += len;
724                 if (len > 1)
725                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
726                 else
727                         grp->bb_counters[0]++;
728                 if (i < max)
729                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
730         }
731         grp->bb_fragments = fragments;
732
733         if (free != grp->bb_free) {
734                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
735                                       "%u blocks in bitmap, %u in gd",
736                                       free, grp->bb_free);
737                 /*
738                  * If we intent to continue, we consider group descritor
739                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
740                  */
741                 grp->bb_free = free;
742         }
743         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
744
745         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
746
747         period = get_cycles() - period;
748         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
749         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
750         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
751         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
752 }
753
754 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
755  * for convenience. The information regarding each group
756  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
757  * block bitmap and buddy information. The information are
758  * stored in the inode as
759  *
760  * {                        page                        }
761  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
762  *
763  *
764  * one block each for bitmap and buddy information.
765  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
766  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
767  * So it can have information regarding groups_per_page which
768  * is blocks_per_page/2
769  *
770  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
771  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
772  */
773
774 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
775 {
776         ext4_group_t ngroups;
777         int blocksize;
778         int blocks_per_page;
779         int groups_per_page;
780         int err = 0;
781         int i;
782         ext4_group_t first_group;
783         int first_block;
784         struct super_block *sb;
785         struct buffer_head *bhs;
786         struct buffer_head **bh;
787         struct inode *inode;
788         char *data;
789         char *bitmap;
790         struct ext4_group_info *grinfo;
791
792         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
793
794         inode = page->mapping->host;
795         sb = inode->i_sb;
796         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
797         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
798         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
799
800         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
801         if (groups_per_page == 0)
802                 groups_per_page = 1;
803
804         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
805         if (groups_per_page > 1) {
806                 err = -ENOMEM;
807                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
808                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
809                 if (bh == NULL)
810                         goto out;
811         } else
812                 bh = &bhs;
813
814         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
815
816         /* read all groups the page covers into the cache */
817         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
818                 struct ext4_group_desc *desc;
819
820                 if (first_group + i >= ngroups)
821                         break;
822
823                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
824                 /*
825                  * If page is uptodate then we came here after online resize
826                  * which added some new uninitialized group info structs, so
827                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
828                  * which may be currently in use by an allocating task.
829                  */
830                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
831                         bh[i] = NULL;
832                         continue;
833                 }
834
835                 err = -EIO;
836                 desc = ext4_get_group_desc(sb, first_group + i, NULL);
837                 if (desc == NULL)
838                         goto out;
839
840                 err = -ENOMEM;
841                 bh[i] = sb_getblk(sb, ext4_block_bitmap(sb, desc));
842                 if (bh[i] == NULL)
843                         goto out;
844
845                 if (bitmap_uptodate(bh[i]))
846                         continue;
847
848                 lock_buffer(bh[i]);
849                 if (bitmap_uptodate(bh[i])) {
850                         unlock_buffer(bh[i]);
851                         continue;
852                 }
853                 ext4_lock_group(sb, first_group + i);
854                 if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
855                         ext4_init_block_bitmap(sb, bh[i],
856                                                 first_group + i, desc);
857                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
858                         set_buffer_uptodate(bh[i]);
859                         ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
860                         unlock_buffer(bh[i]);
861                         continue;
862                 }
863                 ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
864                 if (buffer_uptodate(bh[i])) {
865                         /*
866                          * if not uninit if bh is uptodate,
867                          * bitmap is also uptodate
868                          */
869                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
870                         unlock_buffer(bh[i]);
871                         continue;
872                 }
873                 get_bh(bh[i]);
874                 /*
875                  * submit the buffer_head for read. We can
876                  * safely mark the bitmap as uptodate now.
877                  * We do it here so the bitmap uptodate bit
878                  * get set with buffer lock held.
879                  */
880                 set_bitmap_uptodate(bh[i]);
881                 bh[i]->b_end_io = end_buffer_read_sync;
882                 submit_bh(READ, bh[i]);
883                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", first_group + i);
884         }
885
886         /* wait for I/O completion */
887         for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
888                 if (bh[i])
889                         wait_on_buffer(bh[i]);
890
891         err = -EIO;
892         for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
893                 if (bh[i] && !buffer_uptodate(bh[i]))
894                         goto out;
895
896         err = 0;
897         first_block = page->index * blocks_per_page;
898         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
899                 int group;
900
901                 group = (first_block + i) >> 1;
902                 if (group >= ngroups)
903                         break;
904
905                 if (!bh[group - first_group])
906                         /* skip initialized uptodate buddy */
907                         continue;
908
909                 /*
910                  * data carry information regarding this
911                  * particular group in the format specified
912                  * above
913                  *
914                  */
915                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
916                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
917
918                 /*
919                  * We place the buddy block and bitmap block
920                  * close together
921                  */
922                 if ((first_block + i) & 1) {
923                         /* this is block of buddy */
924                         BUG_ON(incore == NULL);
925                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
926                                 group, page->index, i * blocksize);
927                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
928                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
929                         grinfo->bb_fragments = 0;
930                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
931                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
932                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
933                         /*
934                          * incore got set to the group block bitmap below
935                          */
936                         ext4_lock_group(sb, group);
937                         /* init the buddy */
938                         memset(data, 0xff, blocksize);
939                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
940                         ext4_unlock_group(sb, group);
941                         incore = NULL;
942                 } else {
943                         /* this is block of bitmap */
944                         BUG_ON(incore != NULL);
945                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
946                                 group, page->index, i * blocksize);
947                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
948
949                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
950                         ext4_lock_group(sb, group);
951                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
952
953                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
954                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
955                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
956                         ext4_unlock_group(sb, group);
957
958                         /* set incore so that the buddy information can be
959                          * generated using this
960                          */
961                         incore = data;
962                 }
963         }
964         SetPageUptodate(page);
965
966 out:
967         if (bh) {
968                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
969                         brelse(bh[i]);
970                 if (bh != &bhs)
971                         kfree(bh);
972         }
973         return err;
974 }
975
976 /*
977  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
978  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
979  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
980  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
981  */
982 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
983                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
984 {
985         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
986         int block, pnum, poff;
987         int blocks_per_page;
988         struct page *page;
989
990         e4b->bd_buddy_page = NULL;
991         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
992
993         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
994         /*
995          * the buddy cache inode stores the block bitmap
996          * and buddy information in consecutive blocks.
997          * So for each group we need two blocks.
998          */
999         block = group * 2;
1000         pnum = block / blocks_per_page;
1001         poff = 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_bitmap_page = page;
1007         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1008
1009         if (blocks_per_page >= 2) {
1010                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1011                 return 0;
1012         }
1013
1014         block++;
1015         pnum = block / blocks_per_page;
1016         poff = block % blocks_per_page;
1017         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1018         if (!page)
1019                 return -EIO;
1020         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1021         e4b->bd_buddy_page = page;
1022         return 0;
1023 }
1024
1025 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1026 {
1027         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1028                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1029                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1030         }
1031         if (e4b->bd_buddy_page) {
1032                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1033                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1034         }
1035 }
1036
1037 /*
1038  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1039  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1040  * calling this routine!
1041  */
1042 static noinline_for_stack
1043 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1044 {
1045
1046         struct ext4_group_info *this_grp;
1047         struct ext4_buddy e4b;
1048         struct page *page;
1049         int ret = 0;
1050
1051         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1052         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1053         /*
1054          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1055          * page which map to the group from which we are already
1056          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1057          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1058          * would have pinned buddy page to page cache.
1059          */
1060         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1061         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1062                 /*
1063                  * somebody initialized the group
1064                  * return without doing anything
1065                  */
1066                 goto err;
1067         }
1068
1069         page = e4b.bd_bitmap_page;
1070         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1071         if (ret)
1072                 goto err;
1073         if (!PageUptodate(page)) {
1074                 ret = -EIO;
1075                 goto err;
1076         }
1077         mark_page_accessed(page);
1078
1079         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1080                 /*
1081                  * If both the bitmap and buddy are in
1082                  * the same page we don't need to force
1083                  * init the buddy
1084                  */
1085                 ret = 0;
1086                 goto err;
1087         }
1088         /* init buddy cache */
1089         page = e4b.bd_buddy_page;
1090         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1091         if (ret)
1092                 goto err;
1093         if (!PageUptodate(page)) {
1094                 ret = -EIO;
1095                 goto err;
1096         }
1097         mark_page_accessed(page);
1098 err:
1099         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1100         return ret;
1101 }
1102
1103 /*
1104  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1105  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1106  * calling this routine!
1107  */
1108 static noinline_for_stack int
1109 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1110                                         struct ext4_buddy *e4b)
1111 {
1112         int blocks_per_page;
1113         int block;
1114         int pnum;
1115         int poff;
1116         struct page *page;
1117         int ret;
1118         struct ext4_group_info *grp;
1119         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1120         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1121
1122         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1123
1124         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1125         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1126
1127         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1128         e4b->bd_info = ext4_get_group_info(sb, group);
1129         e4b->bd_sb = sb;
1130         e4b->bd_group = group;
1131         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1132         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1133
1134         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1135                 /*
1136                  * we need full data about the group
1137                  * to make a good selection
1138                  */
1139                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1140                 if (ret)
1141                         return ret;
1142         }
1143
1144         /*
1145          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1146          * and buddy information in consecutive blocks.
1147          * So for each group we need two blocks.
1148          */
1149         block = group * 2;
1150         pnum = block / blocks_per_page;
1151         poff = block % blocks_per_page;
1152
1153         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1154          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1155         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1156         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1157                 if (page)
1158                         /*
1159                          * drop the page reference and try
1160                          * to get the page with lock. If we
1161                          * are not uptodate that implies
1162                          * somebody just created the page but
1163                          * is yet to initialize the same. So
1164                          * wait for it to initialize.
1165                          */
1166                         page_cache_release(page);
1167                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1168                 if (page) {
1169                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1170                         if (!PageUptodate(page)) {
1171                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1172                                 if (ret) {
1173                                         unlock_page(page);
1174                                         goto err;
1175                                 }
1176                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1177                                                (poff * sb->s_blocksize));
1178                         }
1179                         unlock_page(page);
1180                 }
1181         }
1182         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1183                 ret = -EIO;
1184                 goto err;
1185         }
1186         e4b->bd_bitmap_page = page;
1187         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1188         mark_page_accessed(page);
1189
1190         block++;
1191         pnum = block / blocks_per_page;
1192         poff = block % blocks_per_page;
1193
1194         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1195         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1196                 if (page)
1197                         page_cache_release(page);
1198                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1199                 if (page) {
1200                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1201                         if (!PageUptodate(page)) {
1202                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1203                                 if (ret) {
1204                                         unlock_page(page);
1205                                         goto err;
1206                                 }
1207                         }
1208                         unlock_page(page);
1209                 }
1210         }
1211         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1212                 ret = -EIO;
1213                 goto err;
1214         }
1215         e4b->bd_buddy_page = page;
1216         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1217         mark_page_accessed(page);
1218
1219         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1220         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1221
1222         return 0;
1223
1224 err:
1225         if (page)
1226                 page_cache_release(page);
1227         if (e4b->bd_bitmap_page)
1228                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1229         if (e4b->bd_buddy_page)
1230                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1231         e4b->bd_buddy = NULL;
1232         e4b->bd_bitmap = NULL;
1233         return ret;
1234 }
1235
1236 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1237 {
1238         if (e4b->bd_bitmap_page)
1239                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1240         if (e4b->bd_buddy_page)
1241                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1242 }
1243
1244
1245 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1246 {
1247         int order = 1;
1248         void *bb;
1249
1250         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
1251         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1252
1253         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b);
1254         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1255                 block = block >> 1;
1256                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1257                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1258                         return order;
1259                 }
1260                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1261                 order++;
1262         }
1263         return 0;
1264 }
1265
1266 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1267 {
1268         __u32 *addr;
1269
1270         len = cur + len;
1271         while (cur < len) {
1272                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1273                         /* fast path: clear whole word at once */
1274                         addr = bm + (cur >> 3);
1275                         *addr = 0;
1276                         cur += 32;
1277                         continue;
1278                 }
1279                 mb_clear_bit(cur, bm);
1280                 cur++;
1281         }
1282 }
1283
1284 static void mb_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1285 {
1286         __u32 *addr;
1287
1288         len = cur + len;
1289         while (cur < len) {
1290                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1291                         /* fast path: set whole word at once */
1292                         addr = bm + (cur >> 3);
1293                         *addr = 0xffffffff;
1294                         cur += 32;
1295                         continue;
1296                 }
1297                 mb_set_bit(cur, bm);
1298                 cur++;
1299         }
1300 }
1301
1302 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1303                           int first, int count)
1304 {
1305         int block = 0;
1306         int max = 0;
1307         int order;
1308         void *buddy;
1309         void *buddy2;
1310         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1311
1312         BUG_ON(first + count > (sb->s_blocksize << 3));
1313         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1314         mb_check_buddy(e4b);
1315         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1316
1317         e4b->bd_info->bb_free += count;
1318         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1319                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1320
1321         /* let's maintain fragments counter */
1322         if (first != 0)
1323                 block = !mb_test_bit(first - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1324         if (first + count < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1325                 max = !mb_test_bit(first + count, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1326         if (block && max)
1327                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1328         else if (!block && !max)
1329                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1330
1331         /* let's maintain buddy itself */
1332         while (count-- > 0) {
1333                 block = first++;
1334                 order = 0;
1335
1336                 if (!mb_test_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b))) {
1337                         ext4_fsblk_t blocknr;
1338
1339                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1340                         blocknr += block;
1341                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1342                                               inode ? inode->i_ino : 0,
1343                                               blocknr,
1344                                               "freeing already freed block "
1345                                               "(bit %u)", block);
1346                 }
1347                 mb_clear_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1348                 e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1349
1350                 /* start of the buddy */
1351                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1352
1353                 do {
1354                         block &= ~1UL;
1355                         if (mb_test_bit(block, buddy) ||
1356                                         mb_test_bit(block + 1, buddy))
1357                                 break;
1358
1359                         /* both the buddies are free, try to coalesce them */
1360                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order + 1, &max);
1361
1362                         if (!buddy2)
1363                                 break;
1364
1365                         if (order > 0) {
1366                                 /* for special purposes, we don't set
1367                                  * free bits in bitmap */
1368                                 mb_set_bit(block, buddy);
1369                                 mb_set_bit(block + 1, buddy);
1370                         }
1371                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1372                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1373
1374                         block = block >> 1;
1375                         order++;
1376                         e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1377
1378                         mb_clear_bit(block, buddy2);
1379                         buddy = buddy2;
1380                 } while (1);
1381         }
1382         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1383         mb_check_buddy(e4b);
1384 }
1385
1386 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int order, int block,
1387                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1388 {
1389         int next = block;
1390         int max;
1391         int ord;
1392         void *buddy;
1393
1394         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1395         BUG_ON(ex == NULL);
1396
1397         buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1398         BUG_ON(buddy == NULL);
1399         BUG_ON(block >= max);
1400         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1401                 ex->fe_len = 0;
1402                 ex->fe_start = 0;
1403                 ex->fe_group = 0;
1404                 return 0;
1405         }
1406
1407         /* FIXME dorp order completely ? */
1408         if (likely(order == 0)) {
1409                 /* find actual order */
1410                 order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1411                 block = block >> order;
1412         }
1413
1414         ex->fe_len = 1 << order;
1415         ex->fe_start = block << order;
1416         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1417
1418         /* calc difference from given start */
1419         next = next - ex->fe_start;
1420         ex->fe_len -= next;
1421         ex->fe_start += next;
1422
1423         while (needed > ex->fe_len &&
1424                (buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1425
1426                 if (block + 1 >= max)
1427                         break;
1428
1429                 next = (block + 1) * (1 << order);
1430                 if (mb_test_bit(next, EXT4_MB_BITMAP(e4b)))
1431                         break;
1432
1433                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1434
1435                 order = ord;
1436                 block = next >> order;
1437                 ex->fe_len += 1 << order;
1438         }
1439
1440         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1441         return ex->fe_len;
1442 }
1443
1444 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1445 {
1446         int ord;
1447         int mlen = 0;
1448         int max = 0;
1449         int cur;
1450         int start = ex->fe_start;
1451         int len = ex->fe_len;
1452         unsigned ret = 0;
1453         int len0 = len;
1454         void *buddy;
1455
1456         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1457         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1458         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1459         mb_check_buddy(e4b);
1460         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1461
1462         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1463         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1464                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1465
1466         /* let's maintain fragments counter */
1467         if (start != 0)
1468                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1469         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1470                 max = !mb_test_bit(start + len, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1471         if (mlen && max)
1472                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1473         else if (!mlen && !max)
1474                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1475
1476         /* let's maintain buddy itself */
1477         while (len) {
1478                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1479
1480                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1481                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1482                         mlen = 1 << ord;
1483                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1484                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1485                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1486                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1487                         start += mlen;
1488                         len -= mlen;
1489                         BUG_ON(len < 0);
1490                         continue;
1491                 }
1492
1493                 /* store for history */
1494                 if (ret == 0)
1495                         ret = len | (ord << 16);
1496
1497                 /* we have to split large buddy */
1498                 BUG_ON(ord <= 0);
1499                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1500                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1501                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1502
1503                 ord--;
1504                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1505                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1506                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1507                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1508                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1509                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1510         }
1511         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1512
1513         mb_set_bits(EXT4_MB_BITMAP(e4b), ex->fe_start, len0);
1514         mb_check_buddy(e4b);
1515
1516         return ret;
1517 }
1518
1519 /*
1520  * Must be called under group lock!
1521  */
1522 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1523                                         struct ext4_buddy *e4b)
1524 {
1525         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1526         int ret;
1527
1528         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1529         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1530
1531         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1532         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1533         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1534
1535         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1536          * allocated blocks for history */
1537         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1538
1539         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1540         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1541         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1542
1543         /*
1544          * take the page reference. We want the page to be pinned
1545          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1546          * group until we update the bitmap. That would mean we
1547          * double allocate blocks. The reference is dropped
1548          * in ext4_mb_release_context
1549          */
1550         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1551         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1552         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1553         get_page(ac->ac_buddy_page);
1554         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1555         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1556                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1557                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1558                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1559                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1560         }
1561 }
1562
1563 /*
1564  * regular allocator, for general purposes allocation
1565  */
1566
1567 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1568                                         struct ext4_buddy *e4b,
1569                                         int finish_group)
1570 {
1571         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1572         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1573         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1574         struct ext4_free_extent ex;
1575         int max;
1576
1577         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1578                 return;
1579         /*
1580          * We don't want to scan for a whole year
1581          */
1582         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1583                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1584                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1585                 return;
1586         }
1587
1588         /*
1589          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1590          */
1591         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1592                 return;
1593
1594         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1595                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1596                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1597                  * when it was found (within this lock-unlock
1598                  * period or not) */
1599                 max = mb_find_extent(e4b, 0, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1600                 if (max >= gex->fe_len) {
1601                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1602                         return;
1603                 }
1604         }
1605 }
1606
1607 /*
1608  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1609  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1610  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1611  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1612  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1613  * mballoc can't find good enough extent.
1614  *
1615  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1616  */
1617 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1618                                         struct ext4_free_extent *ex,
1619                                         struct ext4_buddy *e4b)
1620 {
1621         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1622         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1623
1624         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1625         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1626         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1627         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1628
1629         ac->ac_found++;
1630
1631         /*
1632          * The special case - take what you catch first
1633          */
1634         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1635                 *bex = *ex;
1636                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1637                 return;
1638         }
1639
1640         /*
1641          * Let's check whether the chuck is good enough
1642          */
1643         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1644                 *bex = *ex;
1645                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1646                 return;
1647         }
1648
1649         /*
1650          * If this is first found extent, just store it in the context
1651          */
1652         if (bex->fe_len == 0) {
1653                 *bex = *ex;
1654                 return;
1655         }
1656
1657         /*
1658          * If new found extent is better, store it in the context
1659          */
1660         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1661                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1662                  * larger than previous best one is better */
1663                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1664                         *bex = *ex;
1665         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1666                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1667                  * an extent that still satisfy the request, but is
1668                  * smaller than previous one */
1669                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1670                         *bex = *ex;
1671         }
1672
1673         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1674 }
1675
1676 static noinline_for_stack
1677 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1678                                         struct ext4_buddy *e4b)
1679 {
1680         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1681         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1682         int max;
1683         int err;
1684
1685         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1686         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1687         if (err)
1688                 return err;
1689
1690         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1691         max = mb_find_extent(e4b, 0, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1692
1693         if (max > 0) {
1694                 ac->ac_b_ex = ex;
1695                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1696         }
1697
1698         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1699         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1700
1701         return 0;
1702 }
1703
1704 static noinline_for_stack
1705 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1706                                 struct ext4_buddy *e4b)
1707 {
1708         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1709         int max;
1710         int err;
1711         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1712         struct ext4_free_extent ex;
1713
1714         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1715                 return 0;
1716
1717         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1718         if (err)
1719                 return err;
1720
1721         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1722         max = mb_find_extent(e4b, 0, ac->ac_g_ex.fe_start,
1723                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1724
1725         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1726                 ext4_fsblk_t start;
1727
1728                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1729                         ex.fe_start;
1730                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1731                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1732                         ac->ac_found++;
1733                         ac->ac_b_ex = ex;
1734                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1735                 }
1736         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1737                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1738                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1739                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1740                 ac->ac_found++;
1741                 ac->ac_b_ex = ex;
1742                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1743         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1744                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1745                  * number of blocks to an existing extent */
1746                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1747                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1748                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1749                 ac->ac_found++;
1750                 ac->ac_b_ex = ex;
1751                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1752         }
1753         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1754         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1755
1756         return 0;
1757 }
1758
1759 /*
1760  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1761  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1762  */
1763 static noinline_for_stack
1764 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1765                                         struct ext4_buddy *e4b)
1766 {
1767         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1768         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1769         void *buddy;
1770         int i;
1771         int k;
1772         int max;
1773
1774         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1775         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1776                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1777                         continue;
1778
1779                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1780                 BUG_ON(buddy == NULL);
1781
1782                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1783                 BUG_ON(k >= max);
1784
1785                 ac->ac_found++;
1786
1787                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1788                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1789                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1790
1791                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1792
1793                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1794
1795                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1796                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1797
1798                 break;
1799         }
1800 }
1801
1802 /*
1803  * The routine scans the group and measures all found extents.
1804  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1805  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1806  */
1807 static noinline_for_stack
1808 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1809                                         struct ext4_buddy *e4b)
1810 {
1811         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1812         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1813         struct ext4_free_extent ex;
1814         int i;
1815         int free;
1816
1817         free = e4b->bd_info->bb_free;
1818         BUG_ON(free <= 0);
1819
1820         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1821
1822         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1823                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1824                                                 EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb), i);
1825                 if (i >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1826                         /*
1827                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1828                          * free blocks even though group info says we
1829                          * we have free blocks
1830                          */
1831                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1832                                         "%d free blocks as per "
1833                                         "group info. But bitmap says 0",
1834                                         free);
1835                         break;
1836                 }
1837
1838                 mb_find_extent(e4b, 0, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1839                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1840                 if (free < ex.fe_len) {
1841                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1842                                         "%d free blocks as per "
1843                                         "group info. But got %d blocks",
1844                                         free, ex.fe_len);
1845                         /*
1846                          * The number of free blocks differs. This mostly
1847                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1848                          * without claiming the space.
1849                          */
1850                         break;
1851                 }
1852
1853                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1854
1855                 i += ex.fe_len;
1856                 free -= ex.fe_len;
1857         }
1858
1859         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1860 }
1861
1862 /*
1863  * This is a special case for storages like raid5
1864  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1865  */
1866 static noinline_for_stack
1867 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1868                                  struct ext4_buddy *e4b)
1869 {
1870         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1871         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1872         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1873         struct ext4_free_extent ex;
1874         ext4_fsblk_t first_group_block;
1875         ext4_fsblk_t a;
1876         ext4_grpblk_t i;
1877         int max;
1878
1879         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1880
1881         /* find first stripe-aligned block in group */
1882         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1883
1884         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1885         do_div(a, sbi->s_stripe);
1886         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1887
1888         while (i < EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1889                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1890                         max = mb_find_extent(e4b, 0, i, sbi->s_stripe, &ex);
1891                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1892                                 ac->ac_found++;
1893                                 ac->ac_b_ex = ex;
1894                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1895                                 break;
1896                         }
1897                 }
1898                 i += sbi->s_stripe;
1899         }
1900 }
1901
1902 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1903 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1904                                 ext4_group_t group, int cr)
1905 {
1906         unsigned free, fragments;
1907         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1908         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1909
1910         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1911
1912         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1913         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1914                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1915                 if (ret)
1916                         return 0;
1917         }
1918
1919         free = grp->bb_free;
1920         fragments = grp->bb_fragments;
1921         if (free == 0)
1922                 return 0;
1923         if (fragments == 0)
1924                 return 0;
1925
1926         switch (cr) {
1927         case 0:
1928                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
1929
1930                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
1931                         return 0;
1932
1933                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1934                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1935                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1936                     ((group % flex_size) == 0))
1937                         return 0;
1938
1939                 return 1;
1940         case 1:
1941                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1942                         return 1;
1943                 break;
1944         case 2:
1945                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1946                         return 1;
1947                 break;
1948         case 3:
1949                 return 1;
1950         default:
1951                 BUG();
1952         }
1953
1954         return 0;
1955 }
1956
1957 static noinline_for_stack int
1958 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
1959 {
1960         ext4_group_t ngroups, group, i;
1961         int cr;
1962         int err = 0;
1963         struct ext4_sb_info *sbi;
1964         struct super_block *sb;
1965         struct ext4_buddy e4b;
1966
1967         sb = ac->ac_sb;
1968         sbi = EXT4_SB(sb);
1969         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1970         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
1971         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
1972                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
1973
1974         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1975
1976         /* first, try the goal */
1977         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
1978         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1979                 goto out;
1980
1981         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
1982                 goto out;
1983
1984         /*
1985          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
1986          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
1987          * try exact allocation using buddy.
1988          */
1989         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
1990         ac->ac_2order = 0;
1991         /*
1992          * We search using buddy data only if the order of the request
1993          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
1994          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
1995          */
1996         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
1997                 /*
1998                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
1999                  */
2000                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2001                         ac->ac_2order = i - 1;
2002         }
2003
2004         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2005         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2006                 /* TBD: may be hot point */
2007                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2008                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2009                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2010                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2011         }
2012
2013         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2014         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2015         /*
2016          * cr == 0 try to get exact allocation,
2017          * cr == 3  try to get anything
2018          */
2019 repeat:
2020         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2021                 ac->ac_criteria = cr;
2022                 /*
2023                  * searching for the right group start
2024                  * from the goal value specified
2025                  */
2026                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2027
2028                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2029                         if (group == ngroups)
2030                                 group = 0;
2031
2032                         /* This now checks without needing the buddy page */
2033                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2034                                 continue;
2035
2036                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2037                         if (err)
2038                                 goto out;
2039
2040                         ext4_lock_group(sb, group);
2041
2042                         /*
2043                          * We need to check again after locking the
2044                          * block group
2045                          */
2046                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2047                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2048                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2049                                 continue;
2050                         }
2051
2052                         ac->ac_groups_scanned++;
2053                         if (cr == 0)
2054                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2055                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2056                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2057                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2058                         else
2059                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2060
2061                         ext4_unlock_group(sb, group);
2062                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2063
2064                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2065                                 break;
2066                 }
2067         }
2068
2069         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2070             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2071                 /*
2072                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2073                  * the best chunk we've found so far
2074                  */
2075
2076                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2077                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2078                         /*
2079                          * Someone more lucky has already allocated it.
2080                          * The only thing we can do is just take first
2081                          * found block(s)
2082                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2083                          */
2084                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2085                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2086                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2087                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2088                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2089                         cr = 3;
2090                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2091                         goto repeat;
2092                 }
2093         }
2094 out:
2095         return err;
2096 }
2097
2098 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2099 {
2100         struct super_block *sb = seq->private;
2101         ext4_group_t group;
2102
2103         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2104                 return NULL;
2105         group = *pos + 1;
2106         return (void *) ((unsigned long) group);
2107 }
2108
2109 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2110 {
2111         struct super_block *sb = seq->private;
2112         ext4_group_t group;
2113
2114         ++*pos;
2115         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2116                 return NULL;
2117         group = *pos + 1;
2118         return (void *) ((unsigned long) group);
2119 }
2120
2121 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2122 {
2123         struct super_block *sb = seq->private;
2124         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2125         int i;
2126         int err;
2127         struct ext4_buddy e4b;
2128         struct sg {
2129                 struct ext4_group_info info;
2130                 ext4_grpblk_t counters[16];
2131         } sg;
2132
2133         group--;
2134         if (group == 0)
2135                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2136                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2137                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2138                            "group", "free", "frags", "first",
2139                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2140                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2141
2142         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2143                 sizeof(struct ext4_group_info);
2144         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2145         if (err) {
2146                 seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2147                 return 0;
2148         }
2149         ext4_lock_group(sb, group);
2150         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2151         ext4_unlock_group(sb, group);
2152         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2153
2154         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2155                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2156         for (i = 0; i <= 13; i++)
2157                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2158                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2159         seq_printf(seq, " ]\n");
2160
2161         return 0;
2162 }
2163
2164 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2165 {
2166 }
2167
2168 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2169         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2170         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2171         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2172         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2173 };
2174
2175 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2176 {
2177         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2178         int rc;
2179
2180         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2181         if (rc == 0) {
2182                 struct seq_file *m = file->private_data;
2183                 m->private = sb;
2184         }
2185         return rc;
2186
2187 }
2188
2189 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2190         .owner          = THIS_MODULE,
2191         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2192         .read           = seq_read,
2193         .llseek         = seq_lseek,
2194         .release        = seq_release,
2195 };
2196
2197 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2198 {
2199         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2200         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2201
2202         BUG_ON(!cachep);
2203         return cachep;
2204 }
2205
2206 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2207 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2208                           struct ext4_group_desc *desc)
2209 {
2210         int i;
2211         int metalen = 0;
2212         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2213         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2214         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2215
2216         /*
2217          * First check if this group is the first of a reserved block.
2218          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2219          * to ext4_group_info structures
2220          */
2221         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2222                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2223                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2224                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2225                 if (meta_group_info == NULL) {
2226                         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate mem for a "
2227                                "buddy group\n");
2228                         goto exit_meta_group_info;
2229                 }
2230                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2231                         meta_group_info;
2232         }
2233
2234         meta_group_info =
2235                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2236         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2237
2238         meta_group_info[i] = kmem_cache_alloc(cachep, GFP_KERNEL);
2239         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2240                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy mem\n");
2241                 goto exit_group_info;
2242         }
2243         memset(meta_group_info[i], 0, kmem_cache_size(cachep));
2244         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2245                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2246
2247         /*
2248          * initialize bb_free to be able to skip
2249          * empty groups without initialization
2250          */
2251         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2252                 meta_group_info[i]->bb_free =
2253                         ext4_free_blocks_after_init(sb, group, desc);
2254         } else {
2255                 meta_group_info[i]->bb_free =
2256                         ext4_free_blks_count(sb, desc);
2257         }
2258
2259         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2260         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2261         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2262         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2263
2264 #ifdef DOUBLE_CHECK
2265         {
2266                 struct buffer_head *bh;
2267                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2268                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2269                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2270                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2271                 BUG_ON(bh == NULL);
2272                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2273                         sb->s_blocksize);
2274                 put_bh(bh);
2275         }
2276 #endif
2277
2278         return 0;
2279
2280 exit_group_info:
2281         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2282         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0)
2283                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2284 exit_meta_group_info:
2285         return -ENOMEM;
2286 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2287
2288 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2289 {
2290         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2291         ext4_group_t i;
2292         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2293         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
2294         int num_meta_group_infos;
2295         int num_meta_group_infos_max;
2296         int array_size;
2297         struct ext4_group_desc *desc;
2298         struct kmem_cache *cachep;
2299
2300         /* This is the number of blocks used by GDT */
2301         num_meta_group_infos = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) -
2302                                 1) >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2303
2304         /*
2305          * This is the total number of blocks used by GDT including
2306          * the number of reserved blocks for GDT.
2307          * The s_group_info array is allocated with this value
2308          * to allow a clean online resize without a complex
2309          * manipulation of pointer.
2310          * The drawback is the unused memory when no resize
2311          * occurs but it's very low in terms of pages
2312          * (see comments below)
2313          * Need to handle this properly when META_BG resizing is allowed
2314          */
2315         num_meta_group_infos_max = num_meta_group_infos +
2316                                 le16_to_cpu(es->s_reserved_gdt_blocks);
2317
2318         /*
2319          * array_size is the size of s_group_info array. We round it
2320          * to the next power of two because this approximation is done
2321          * internally by kmalloc so we can have some more memory
2322          * for free here (e.g. may be used for META_BG resize).
2323          */
2324         array_size = 1;
2325         while (array_size < sizeof(*sbi->s_group_info) *
2326                num_meta_group_infos_max)
2327                 array_size = array_size << 1;
2328         /* An 8TB filesystem with 64-bit pointers requires a 4096 byte
2329          * kmalloc. A 128kb malloc should suffice for a 256TB filesystem.
2330          * So a two level scheme suffices for now. */
2331         sbi->s_group_info = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
2332         if (sbi->s_group_info == NULL) {
2333                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy meta group\n");
2334                 return -ENOMEM;
2335         }
2336         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2337         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2338                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't get new inode\n");
2339                 goto err_freesgi;
2340         }
2341         sbi->s_buddy_cache->i_ino = get_next_ino();
2342         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2343         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2344                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2345                 if (desc == NULL) {
2346                         printk(KERN_ERR
2347                                 "EXT4-fs: can't read descriptor %u\n", i);
2348                         goto err_freebuddy;
2349                 }
2350                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2351                         goto err_freebuddy;
2352         }
2353
2354         return 0;
2355
2356 err_freebuddy:
2357         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2358         while (i-- > 0)
2359                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2360         i = num_meta_group_infos;
2361         while (i-- > 0)
2362                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2363         iput(sbi->s_buddy_cache);
2364 err_freesgi:
2365         kfree(sbi->s_group_info);
2366         return -ENOMEM;
2367 }
2368
2369 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2370 {
2371         int i;
2372
2373         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2374                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2375                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2376                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2377         }
2378 }
2379
2380 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2381 {
2382         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2383         int slab_size;
2384         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2385         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2386         struct kmem_cache *cachep;
2387
2388         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2389                 return -EINVAL;
2390
2391         if (unlikely(cache_index < 0))
2392                 cache_index = 0;
2393
2394         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2395         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2396                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2397                 return 0;       /* Already created */
2398         }
2399
2400         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2401                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2402
2403         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2404                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2405                                         NULL);
2406
2407         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2408         if (!cachep) {
2409                 printk(KERN_EMERG "EXT4: no memory for groupinfo slab cache\n");
2410                 return -ENOMEM;
2411         }
2412
2413         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2414
2415         return 0;
2416 }
2417
2418 int ext4_mb_init(struct super_block *sb, int needs_recovery)
2419 {
2420         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2421         unsigned i, j;
2422         unsigned offset;
2423         unsigned max;
2424         int ret;
2425
2426         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2427
2428         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2429         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2430                 ret = -ENOMEM;
2431                 goto out;
2432         }
2433
2434         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2435         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2436         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2437                 ret = -ENOMEM;
2438                 goto out;
2439         }
2440
2441         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2442         if (ret < 0)
2443                 goto out;
2444
2445         /* order 0 is regular bitmap */
2446         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2447         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2448
2449         i = 1;
2450         offset = 0;
2451         max = sb->s_blocksize << 2;
2452         do {
2453                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2454                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2455                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2456                 max = max >> 1;
2457                 i++;
2458         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2459
2460         /* init file for buddy data */
2461         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2462         if (ret != 0) {
2463                 goto out;
2464         }
2465
2466         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2467         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2468
2469         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2470         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2471         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2472         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2473         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2474         sbi->s_mb_group_prealloc = MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC;
2475
2476         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2477         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2478                 ret = -ENOMEM;
2479                 goto out;
2480         }
2481         for_each_possible_cpu(i) {
2482                 struct ext4_locality_group *lg;
2483                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2484                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2485                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2486                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2487                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2488         }
2489
2490         if (sbi->s_proc)
2491                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2492                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2493
2494         if (sbi->s_journal)
2495                 sbi->s_journal->j_commit_callback = release_blocks_on_commit;
2496 out:
2497         if (ret) {
2498                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2499                 kfree(sbi->s_mb_maxs);
2500         }
2501         return ret;
2502 }
2503
2504 /* need to called with the ext4 group lock held */
2505 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2506 {
2507         struct ext4_prealloc_space *pa;
2508         struct list_head *cur, *tmp;
2509         int count = 0;
2510
2511         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2512                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2513                 list_del(&pa->pa_group_list);
2514                 count++;
2515                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2516         }
2517         if (count)
2518                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2519
2520 }
2521
2522 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2523 {
2524         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2525         ext4_group_t i;
2526         int num_meta_group_infos;
2527         struct ext4_group_info *grinfo;
2528         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2529         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2530
2531         if (sbi->s_group_info) {
2532                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2533                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2534 #ifdef DOUBLE_CHECK
2535                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2536 #endif
2537                         ext4_lock_group(sb, i);
2538                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2539                         ext4_unlock_group(sb, i);
2540                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2541                 }
2542                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2543                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2544                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2545                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2546                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2547                 kfree(sbi->s_group_info);
2548         }
2549         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2550         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2551         if (sbi->s_buddy_cache)
2552                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2553         if (sbi->s_mb_stats) {
2554                 printk(KERN_INFO
2555                        "EXT4-fs: mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)\n",
2556                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2557                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2558                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2559                 printk(KERN_INFO
2560                       "EXT4-fs: mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2561                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost\n",
2562                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2563                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2564                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2565                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2566                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2567                 printk(KERN_INFO
2568                        "EXT4-fs: mballoc: %lu generated and it took %Lu\n",
2569                                 sbi->s_mb_buddies_generated++,
2570                                 sbi->s_mb_generation_time);
2571                 printk(KERN_INFO
2572                        "EXT4-fs: mballoc: %u preallocated, %u discarded\n",
2573                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2574                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2575         }
2576
2577         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2578         if (sbi->s_proc)
2579                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2580
2581         return 0;
2582 }
2583
2584 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2585                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t block, int count)
2586 {
2587         ext4_fsblk_t discard_block;
2588
2589         discard_block = block + ext4_group_first_block_no(sb, block_group);
2590         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2591                         (unsigned long long) discard_block, count);
2592         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2593 }
2594
2595 /*
2596  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2597  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2598  */
2599 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn)
2600 {
2601         struct super_block *sb = journal->j_private;
2602         struct ext4_buddy e4b;
2603         struct ext4_group_info *db;
2604         int err, count = 0, count2 = 0;
2605         struct ext4_free_data *entry;
2606         struct list_head *l, *ltmp;
2607
2608         list_for_each_safe(l, ltmp, &txn->t_private_list) {
2609                 entry = list_entry(l, struct ext4_free_data, list);
2610
2611                 mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2612                          entry->count, entry->group, entry);
2613
2614                 if (test_opt(sb, DISCARD))
2615                         ext4_issue_discard(sb, entry->group,
2616                                            entry->start_blk, entry->count);
2617
2618                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->group, &e4b);
2619                 /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2620                 BUG_ON(err != 0);
2621
2622                 db = e4b.bd_info;
2623                 /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2624                 count += entry->count;
2625                 count2++;
2626                 ext4_lock_group(sb, entry->group);
2627                 /* Take it out of per group rb tree */
2628                 rb_erase(&entry->node, &(db->bb_free_root));
2629                 mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->start_blk, entry->count);
2630
2631                 if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2632                         /* No more items in the per group rb tree
2633                          * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2634                          */
2635                         page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2636                         page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2637                 }
2638                 ext4_unlock_group(sb, entry->group);
2639                 kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
2640                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2641         }
2642
2643         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2644 }
2645
2646 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2647 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2648
2649 static struct dentry *debugfs_dir;
2650 static struct dentry *debugfs_debug;
2651
2652 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2653 {
2654         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2655         if (debugfs_dir)
2656                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2657                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2658                                                   debugfs_dir,
2659                                                   &mb_enable_debug);
2660 }
2661
2662 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2663 {
2664         debugfs_remove(debugfs_debug);
2665         debugfs_remove(debugfs_dir);
2666 }
2667
2668 #else
2669
2670 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2671 {
2672 }
2673
2674 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2675 {
2676 }
2677
2678 #endif
2679
2680 int __init ext4_init_mballoc(void)
2681 {
2682         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2683                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2684         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2685                 return -ENOMEM;
2686
2687         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2688                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2689         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2690                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2691                 return -ENOMEM;
2692         }
2693
2694         ext4_free_ext_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2695                                           SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2696         if (ext4_free_ext_cachep == NULL) {
2697                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2698                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2699                 return -ENOMEM;
2700         }
2701         ext4_create_debugfs_entry();
2702         return 0;
2703 }
2704
2705 void ext4_exit_mballoc(void)
2706 {
2707         /*
2708          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2709          * before destroying the slab cache.
2710          */
2711         rcu_barrier();
2712         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2713         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2714         kmem_cache_destroy(ext4_free_ext_cachep);
2715         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2716         ext4_remove_debugfs_entry();
2717 }
2718
2719
2720 /*
2721  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2722  * Returns 0 if success or error code
2723  */
2724 static noinline_for_stack int
2725 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2726                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_blks)
2727 {
2728         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2729         struct ext4_group_desc *gdp;
2730         struct buffer_head *gdp_bh;
2731         struct ext4_sb_info *sbi;
2732         struct super_block *sb;
2733         ext4_fsblk_t block;
2734         int err, len;
2735
2736         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2737         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2738
2739         sb = ac->ac_sb;
2740         sbi = EXT4_SB(sb);
2741
2742         err = -EIO;
2743         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2744         if (!bitmap_bh)
2745                 goto out_err;
2746
2747         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2748         if (err)
2749                 goto out_err;
2750
2751         err = -EIO;
2752         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2753         if (!gdp)
2754                 goto out_err;
2755
2756         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2757                         ext4_free_blks_count(sb, gdp));
2758
2759         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2760         if (err)
2761                 goto out_err;
2762
2763         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2764
2765         len = ac->ac_b_ex.fe_len;
2766         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2767                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2768                            "fs metadata\n", block, block+len);
2769                 /* File system mounted not to panic on error
2770                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2771                  * We leak some of the blocks here.
2772                  */
2773                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2774                 mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2775                             ac->ac_b_ex.fe_len);
2776                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2777                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2778                 if (!err)
2779                         err = -EAGAIN;
2780                 goto out_err;
2781         }
2782
2783         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2784 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2785         {
2786                 int i;
2787                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2788                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2789                                                 bitmap_bh->b_data));
2790                 }
2791         }
2792 #endif
2793         mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,ac->ac_b_ex.fe_len);
2794         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2795                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2796                 ext4_free_blks_set(sb, gdp,
2797                                         ext4_free_blocks_after_init(sb,
2798                                         ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2799         }
2800         len = ext4_free_blks_count(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2801         ext4_free_blks_set(sb, gdp, len);
2802         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2803
2804         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2805         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeblocks_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2806         /*
2807          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2808          */
2809         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2810                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2811                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter, reserv_blks);
2812
2813         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2814                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2815                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2816                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2817                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
2818         }
2819
2820         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2821         if (err)
2822                 goto out_err;
2823         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2824
2825 out_err:
2826         ext4_mark_super_dirty(sb);
2827         brelse(bitmap_bh);
2828         return err;
2829 }
2830
2831 /*
2832  * here we normalize request for locality group
2833  * Group request are normalized to s_strip size if we set the same via mount
2834  * option. If not we set it to s_mb_group_prealloc which can be configured via
2835  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2836  *
2837  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2838  */
2839 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2840 {
2841         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2842         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2843
2844         BUG_ON(lg == NULL);
2845         if (EXT4_SB(sb)->s_stripe)
2846                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_stripe;
2847         else
2848                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2849         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2850                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2851 }
2852
2853 /*
2854  * Normalization means making request better in terms of
2855  * size and alignment
2856  */
2857 static noinline_for_stack void
2858 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2859                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2860 {
2861         int bsbits, max;
2862         ext4_lblk_t end;
2863         loff_t size, orig_size, start_off;
2864         ext4_lblk_t start;
2865         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2866         struct ext4_prealloc_space *pa;
2867
2868         /* do normalize only data requests, metadata requests
2869            do not need preallocation */
2870         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2871                 return;
2872
2873         /* sometime caller may want exact blocks */
2874         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2875                 return;
2876
2877         /* caller may indicate that preallocation isn't
2878          * required (it's a tail, for example) */
2879         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2880                 return;
2881
2882         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2883                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2884                 return ;
2885         }
2886
2887         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2888
2889         /* first, let's learn actual file size
2890          * given current request is allocated */
2891         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
2892         size = size << bsbits;
2893         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2894                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2895         orig_size = size;
2896
2897         /* max size of free chunks */
2898         max = 2 << bsbits;
2899
2900 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2901                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2902
2903         /* first, try to predict filesize */
2904         /* XXX: should this table be tunable? */
2905         start_off = 0;
2906         if (size <= 16 * 1024) {
2907                 size = 16 * 1024;
2908         } else if (size <= 32 * 1024) {
2909                 size = 32 * 1024;
2910         } else if (size <= 64 * 1024) {
2911                 size = 64 * 1024;
2912         } else if (size <= 128 * 1024) {
2913                 size = 128 * 1024;
2914         } else if (size <= 256 * 1024) {
2915                 size = 256 * 1024;
2916         } else if (size <= 512 * 1024) {
2917                 size = 512 * 1024;
2918         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2919                 size = 1024 * 1024;
2920         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2921                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2922                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2923                 size = 2 * 1024 * 1024;
2924         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2925                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2926                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2927                 size = 4 * 1024 * 1024;
2928         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2929                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2930                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2931                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2932                 size = 8 * 1024 * 1024;
2933         } else {
2934                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2935                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2936         }
2937         size = size >> bsbits;
2938         start = start_off >> bsbits;
2939
2940         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
2941         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
2942                 size -= ar->lleft + 1 - start;
2943                 start = ar->lleft + 1;
2944         }
2945         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
2946                 size -= start + size - ar->lright;
2947
2948         end = start + size;
2949
2950         /* check we don't cross already preallocated blocks */
2951         rcu_read_lock();
2952         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2953                 ext4_lblk_t pa_end;
2954
2955                 if (pa->pa_deleted)
2956                         continue;
2957                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2958                 if (pa->pa_deleted) {
2959                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2960                         continue;
2961                 }
2962
2963                 pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
2964
2965                 /* PA must not overlap original request */
2966                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
2967                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
2968
2969                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
2970                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
2971                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2972                         continue;
2973                 }
2974                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
2975
2976                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
2977                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2978                         BUG_ON(pa_end < start);
2979                         start = pa_end;
2980                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2981                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
2982                         end = pa->pa_lstart;
2983                 }
2984                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
2985         }
2986         rcu_read_unlock();
2987         size = end - start;
2988
2989         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
2990         rcu_read_lock();
2991         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2992                 ext4_lblk_t pa_end;
2993                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2994                 if (pa->pa_deleted == 0) {
2995                         pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
2996                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
2997                 }
2998                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
2999         }
3000         rcu_read_unlock();
3001
3002         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3003                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3004                 printk(KERN_ERR "start %lu, size %lu, fe_logical %lu\n",
3005                         (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3006                         (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3007         }
3008         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3009                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3010         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3011
3012         /* now prepare goal request */
3013
3014         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3015          * placement or satisfy big request as is */
3016         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3017         ac->ac_g_ex.fe_len = size;
3018
3019         /* define goal start in order to merge */
3020         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3021                 /* merge to the right */
3022                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3023                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3024                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3025                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3026         }
3027         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3028                 /* merge to the left */
3029                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3030                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3031                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3032                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3033         }
3034
3035         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3036                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3037 }
3038
3039 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3040 {
3041         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3042
3043         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3044                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3045                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3046                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3047                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3048                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3049                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3050                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3051                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3052                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3053                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3054         }
3055
3056         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3057                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3058         else
3059                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3060 }
3061
3062 /*
3063  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3064  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3065  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3066  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3067  */
3068 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3069 {
3070         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3071         int len;
3072
3073         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
3074                 len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3075                 pa->pa_free += len;
3076         }
3077
3078 }
3079
3080 /*
3081  * use blocks preallocated to inode
3082  */
3083 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3084                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3085 {
3086         ext4_fsblk_t start;
3087         ext4_fsblk_t end;
3088         int len;
3089
3090         /* found preallocated blocks, use them */
3091         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3092         end = min(pa->pa_pstart + pa->pa_len, start + ac->ac_o_ex.fe_len);
3093         len = end - start;
3094         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3095                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3096         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3097         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3098         ac->ac_pa = pa;
3099
3100         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3101         BUG_ON(start + len > pa->pa_pstart + pa->pa_len);
3102         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3103         pa->pa_free -= len;
3104
3105         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3106 }
3107
3108 /*
3109  * use blocks preallocated to locality group
3110  */
3111 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3112                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3113 {
3114         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3115
3116         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3117                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3118                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3119         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3120         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3121         ac->ac_pa = pa;
3122
3123         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3124          * possible race when the group is being loaded concurrently
3125          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3126          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3127          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3128          */
3129         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3130 }
3131
3132 /*
3133  * Return the prealloc space that have minimal distance
3134  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3135  * space that is having currently known minimal distance
3136  * from the goal block.
3137  */
3138 static struct ext4_prealloc_space *
3139 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3140                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3141                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3142 {
3143         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3144
3145         if (cpa == NULL) {
3146                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3147                 return pa;
3148         }
3149         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3150         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3151
3152         if (cur_distance <= new_distance)
3153                 return cpa;
3154
3155         /* drop the previous reference */
3156         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3157         atomic_inc(&pa->pa_count);
3158         return pa;
3159 }
3160
3161 /*
3162  * search goal blocks in preallocated space
3163  */
3164 static noinline_for_stack int
3165 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3166 {
3167         int order, i;
3168         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3169         struct ext4_locality_group *lg;
3170         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3171         ext4_fsblk_t goal_block;
3172
3173         /* only data can be preallocated */
3174         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3175                 return 0;
3176
3177         /* first, try per-file preallocation */
3178         rcu_read_lock();
3179         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3180
3181                 /* all fields in this condition don't change,
3182                  * so we can skip locking for them */
3183                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3184                         ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa->pa_lstart + pa->pa_len)
3185                         continue;
3186
3187                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3188                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3189                         pa->pa_pstart + pa->pa_len > EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS)
3190                         continue;
3191
3192                 /* found preallocated blocks, use them */
3193                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3194                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3195                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3196                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3197                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3198                         ac->ac_criteria = 10;
3199                         rcu_read_unlock();
3200                         return 1;
3201                 }
3202                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3203         }
3204         rcu_read_unlock();
3205
3206         /* can we use group allocation? */
3207         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3208                 return 0;
3209
3210         /* inode may have no locality group for some reason */
3211         lg = ac->ac_lg;
3212         if (lg == NULL)
3213                 return 0;
3214         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3215         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3216                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3217                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3218
3219         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3220         /*
3221          * search for the prealloc space that is having
3222          * minimal distance from the goal block.
3223          */
3224         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3225                 rcu_read_lock();
3226                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3227                                         pa_inode_list) {
3228                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3229                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3230                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3231
3232                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3233                                                                 pa, cpa);
3234                         }
3235                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3236                 }
3237                 rcu_read_unlock();
3238         }
3239         if (cpa) {
3240                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3241                 ac->ac_criteria = 20;
3242                 return 1;
3243         }
3244         return 0;
3245 }
3246
3247 /*
3248  * the function goes through all block freed in the group
3249  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3250  * buddy must be generated from this bitmap
3251  * Need to be called with the ext4 group lock held
3252  */
3253 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3254                                                 ext4_group_t group)
3255 {
3256         struct rb_node *n;
3257         struct ext4_group_info *grp;
3258         struct ext4_free_data *entry;
3259
3260         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3261         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3262
3263         while (n) {
3264                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, node);
3265                 mb_set_bits(bitmap, entry->start_blk, entry->count);
3266                 n = rb_next(n);
3267         }
3268         return;
3269 }
3270
3271 /*
3272  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3273  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3274  * Need to be called with ext4 group lock held
3275  */
3276 static noinline_for_stack
3277 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3278                                         ext4_group_t group)
3279 {
3280         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3281         struct ext4_prealloc_space *pa;
3282         struct list_head *cur;
3283         ext4_group_t groupnr;
3284         ext4_grpblk_t start;
3285         int preallocated = 0;
3286         int count = 0;
3287         int len;
3288
3289         /* all form of preallocation discards first load group,
3290          * so the only competing code is preallocation use.
3291          * we don't need any locking here
3292          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3293          * otherwise we could leave used blocks available for
3294          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3295          * is dropping preallocation
3296          */
3297         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3298                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3299                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3300                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3301                                              &groupnr, &start);
3302                 len = pa->pa_len;
3303                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3304                 if (unlikely(len == 0))
3305                         continue;
3306                 BUG_ON(groupnr != group);
3307                 mb_set_bits(bitmap, start, len);
3308                 preallocated += len;
3309                 count++;