fs/ext4/ialloc.c

   1 /*
   2  *  linux/fs/ext4/ialloc.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 1992, 1993, 1994, 1995
   5  * Remy Card (card@masi.ibp.fr)
   6  * Laboratoire MASI - Institut Blaise Pascal
   7  * Universite Pierre et Marie Curie (Paris VI)
   8  *
   9  *  BSD ufs-inspired inode and directory allocation by
  10  *  Stephen Tweedie (sct@redhat.com), 1993
  11  *  Big-endian to little-endian byte-swapping/bitmaps by
  12  *        David S. Miller (davem@caip.rutgers.edu), 1995
  13  */
  14
  15 #include <linux/time.h>
  16 #include <linux/fs.h>
  17 #include <linux/jbd2.h>
  18 #include <linux/stat.h>
  19 #include <linux/string.h>
  20 #include <linux/quotaops.h>
  21 #include <linux/buffer_head.h>
  22 #include <linux/random.h>
  23 #include <linux/bitops.h>
  24 #include <linux/blkdev.h>
  25 #include <asm/byteorder.h>
  26
  27 #include "ext4.h"
  28 #include "ext4_jbd2.h"
  29 #include "xattr.h"
  30 #include "acl.h"
  31
  32 #include <trace/events/ext4.h>
  33
  34 /*
  35  * ialloc.c contains the inodes allocation and deallocation routines
  36  */
  37
  38 /*
  39  * The free inodes are managed by bitmaps.  A file system contains several
  40  * blocks groups.  Each group contains 1 bitmap block for blocks, 1 bitmap
  41  * block for inodes, N blocks for the inode table and data blocks.
  42  *
  43  * The file system contains group descriptors which are located after the
  44  * super block.  Each descriptor contains the number of the bitmap block and
  45  * the free blocks count in the block.
  46  */
  47
  48 /*
  49  * To avoid calling the atomic setbit hundreds or thousands of times, we only
  50  * need to use it within a single byte (to ensure we get endianness right).
  51  * We can use memset for the rest of the bitmap as there are no other users.
  52  */
  53 void ext4_mark_bitmap_end(int start_bit, int end_bit, char *bitmap)
  54 {
  55         int i;
  56
  57         if (start_bit >= end_bit)
  58                 return;
  59
  60         ext4_debug("mark end bits +%d through +%d used\n", start_bit, end_bit);
  61         for (i = start_bit; i < ((start_bit + 7) & ~7UL); i++)
  62                 ext4_set_bit(i, bitmap);
  63         if (i < end_bit)
  64                 memset(bitmap + (i >> 3), 0xff, (end_bit - i) >> 3);
  65 }
  66
  67 /* Initializes an uninitialized inode bitmap */
  68 static unsigned ext4_init_inode_bitmap(struct super_block *sb,
  69                                        struct buffer_head *bh,
  70                                        ext4_group_t block_group,
  71                                        struct ext4_group_desc *gdp)
  72 {
  73         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
  74
  75         J_ASSERT_BH(bh, buffer_locked(bh));
  76
  77         /* If checksum is bad mark all blocks and inodes use to prevent
  78          * allocation, essentially implementing a per-group read-only flag. */
  79         if (!ext4_group_desc_csum_verify(sbi, block_group, gdp)) {
  80                 ext4_error(sb, "Checksum bad for group %u", block_group);
  81                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, 0);
  82                 ext4_free_inodes_set(sb, gdp, 0);
  83                 ext4_itable_unused_set(sb, gdp, 0);
  84                 memset(bh->b_data, 0xff, sb->s_blocksize);
  85                 return 0;
  86         }
  87
  88         memset(bh->b_data, 0, (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) + 7) / 8);
  89         ext4_mark_bitmap_end(EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), sb->s_blocksize * 8,
  90                         bh->b_data);
  91
  92         return EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
  93 }
  94
  95 void ext4_end_bitmap_read(struct buffer_head *bh, int uptodate)
  96 {
  97         if (uptodate) {
  98                 set_buffer_uptodate(bh);
  99                 set_bitmap_uptodate(bh);
 100         }
 101         unlock_buffer(bh);
 102         put_bh(bh);
 103 }
 104
 105 /*
 106  * Read the inode allocation bitmap for a given block_group, reading
 107  * into the specified slot in the superblock's bitmap cache.
 108  *
 109  * Return buffer_head of bitmap on success or NULL.
 110  */
 111 static struct buffer_head *
 112 ext4_read_inode_bitmap(struct super_block *sb, ext4_group_t block_group)
 113 {
 114         struct ext4_group_desc *desc;
 115         struct buffer_head *bh = NULL;
 116         ext4_fsblk_t bitmap_blk;
 117
 118         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, NULL);
 119         if (!desc)
 120                 return NULL;
 121
 122         bitmap_blk = ext4_inode_bitmap(sb, desc);
 123         bh = sb_getblk(sb, bitmap_blk);
 124         if (unlikely(!bh)) {
 125                 ext4_error(sb, "Cannot read inode bitmap - "
 126                             "block_group = %u, inode_bitmap = %llu",
 127                             block_group, bitmap_blk);
 128                 return NULL;
 129         }
 130         if (bitmap_uptodate(bh))
 131                 return bh;
 132
 133         lock_buffer(bh);
 134         if (bitmap_uptodate(bh)) {
 135                 unlock_buffer(bh);
 136                 return bh;
 137         }
 138
 139         ext4_lock_group(sb, block_group);
 140         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
 141                 ext4_init_inode_bitmap(sb, bh, block_group, desc);
 142                 set_bitmap_uptodate(bh);
 143                 set_buffer_uptodate(bh);
 144                 ext4_unlock_group(sb, block_group);
 145                 unlock_buffer(bh);
 146                 return bh;
 147         }
 148         ext4_unlock_group(sb, block_group);
 149
 150         if (buffer_uptodate(bh)) {
 151                 /*
 152                  * if not uninit if bh is uptodate,
 153                  * bitmap is also uptodate
 154                  */
 155                 set_bitmap_uptodate(bh);
 156                 unlock_buffer(bh);
 157                 return bh;
 158         }
 159         /*
 160          * submit the buffer_head for reading
 161          */
 162         trace_ext4_load_inode_bitmap(sb, block_group);
 163         bh->b_end_io = ext4_end_bitmap_read;
 164         get_bh(bh);
 165         submit_bh(READ, bh);
 166         wait_on_buffer(bh);
 167         if (!buffer_uptodate(bh)) {
 168                 put_bh(bh);
 169                 ext4_error(sb, "Cannot read inode bitmap - "
 170                            "block_group = %u, inode_bitmap = %llu",
 171                            block_group, bitmap_blk);
 172                 return NULL;
 173         }
 174         return bh;
 175 }
 176
 177 /*
 178  * NOTE! When we get the inode, we're the only people
 179  * that have access to it, and as such there are no
 180  * race conditions we have to worry about. The inode
 181  * is not on the hash-lists, and it cannot be reached
 182  * through the filesystem because the directory entry
 183  * has been deleted earlier.
 184  *
 185  * HOWEVER: we must make sure that we get no aliases,
 186  * which means that we have to call "clear_inode()"
 187  * _before_ we mark the inode not in use in the inode
 188  * bitmaps. Otherwise a newly created file might use
 189  * the same inode number (not actually the same pointer
 190  * though), and then we'd have two inodes sharing the
 191  * same inode number and space on the harddisk.
 192  */
 193 void ext4_free_inode(handle_t *handle, struct inode *inode)
 194 {
 195         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 196         int is_directory;
 197         unsigned long ino;
 198         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
 199         struct buffer_head *bh2;
 200         ext4_group_t block_group;
 201         unsigned long bit;
 202         struct ext4_group_desc *gdp;
 203         struct ext4_super_block *es;
 204         struct ext4_sb_info *sbi;
 205         int fatal = 0, err, count, cleared;
 206
 207         if (!sb) {
 208                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: %s:%d: inode on "
 209                        "nonexistent device\n", __func__, __LINE__);
 210                 return;
 211         }
 212         if (atomic_read(&inode->i_count) > 1) {
 213                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "%s:%d: inode #%lu: count=%d",
 214                          __func__, __LINE__, inode->i_ino,
 215                          atomic_read(&inode->i_count));
 216                 return;
 217         }
 218         if (inode->i_nlink) {
 219                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "%s:%d: inode #%lu: nlink=%d\n",
 220                          __func__, __LINE__, inode->i_ino, inode->i_nlink);
 221                 return;
 222         }
 223         sbi = EXT4_SB(sb);
 224
 225         ino = inode->i_ino;
 226         ext4_debug("freeing inode %lu\n", ino);
 227         trace_ext4_free_inode(inode);
 228
 229         /*
 230          * Note: we must free any quota before locking the superblock,
 231          * as writing the quota to disk may need the lock as well.
 232          */
 233         dquot_initialize(inode);
 234         ext4_xattr_delete_inode(handle, inode);
 235         dquot_free_inode(inode);
 236         dquot_drop(inode);
 237
 238         is_directory = S_ISDIR(inode->i_mode);
 239
 240         /* Do this BEFORE marking the inode not in use or returning an error */
 241         ext4_clear_inode(inode);
 242
 243         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
 244         if (ino < EXT4_FIRST_INO(sb) || ino > le32_to_cpu(es->s_inodes_count)) {
 245                 ext4_error(sb, "reserved or nonexistent inode %lu", ino);
 246                 goto error_return;
 247         }
 248         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 249         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 250         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
 251         if (!bitmap_bh)
 252                 goto error_return;
 253
 254         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "get_write_access");
 255         fatal = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
 256         if (fatal)
 257                 goto error_return;
 258
 259         fatal = -ESRCH;
 260         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &bh2);
 261         if (gdp) {
 262                 BUFFER_TRACE(bh2, "get_write_access");
 263                 fatal = ext4_journal_get_write_access(handle, bh2);
 264         }
 265         ext4_lock_group(sb, block_group);
 266         cleared = ext4_test_and_clear_bit(bit, bitmap_bh->b_data);
 267         if (fatal || !cleared) {
 268                 ext4_unlock_group(sb, block_group);
 269                 goto out;
 270         }
 271
 272         count = ext4_free_inodes_count(sb, gdp) + 1;
 273         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, count);
 274         if (is_directory) {
 275                 count = ext4_used_dirs_count(sb, gdp) - 1;
 276                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, count);
 277                 percpu_counter_dec(&sbi->s_dirs_counter);
 278         }
 279         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, gdp);
 280         ext4_unlock_group(sb, block_group);
 281
 282         percpu_counter_inc(&sbi->s_freeinodes_counter);
 283         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
 284                 ext4_group_t f = ext4_flex_group(sbi, block_group);
 285
 286                 atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].free_inodes);
 287                 if (is_directory)
 288                         atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[f].used_dirs);
 289         }
 290         BUFFER_TRACE(bh2, "call ext4_handle_dirty_metadata");
 291         fatal = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bh2);
 292 out:
 293         if (cleared) {
 294                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
 295                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
 296                 if (!fatal)
 297                         fatal = err;
 298                 ext4_mark_super_dirty(sb);
 299         } else
 300                 ext4_error(sb, "bit already cleared for inode %lu", ino);
 301
 302 error_return:
 303         brelse(bitmap_bh);
 304         ext4_std_error(sb, fatal);
 305 }
 306
 307 struct orlov_stats {
 308         __u32 free_inodes;
 309         __u32 free_clusters;
 310         __u32 used_dirs;
 311 };
 312
 313 /*
 314  * Helper function for Orlov's allocator; returns critical information
 315  * for a particular block group or flex_bg.  If flex_size is 1, then g
 316  * is a block group number; otherwise it is flex_bg number.
 317  */
 318 static void get_orlov_stats(struct super_block *sb, ext4_group_t g,
 319                             int flex_size, struct orlov_stats *stats)
 320 {
 321         struct ext4_group_desc *desc;
 322         struct flex_groups *flex_group = EXT4_SB(sb)->s_flex_groups;
 323
 324         if (flex_size > 1) {
 325                 stats->free_inodes = atomic_read(&flex_group[g].free_inodes);
 326                 stats->free_clusters = atomic_read(&flex_group[g].free_clusters);
 327                 stats->used_dirs = atomic_read(&flex_group[g].used_dirs);
 328                 return;
 329         }
 330
 331         desc = ext4_get_group_desc(sb, g, NULL);
 332         if (desc) {
 333                 stats->free_inodes = ext4_free_inodes_count(sb, desc);
 334                 stats->free_clusters = ext4_free_group_clusters(sb, desc);
 335                 stats->used_dirs = ext4_used_dirs_count(sb, desc);
 336         } else {
 337                 stats->free_inodes = 0;
 338                 stats->free_clusters = 0;
 339                 stats->used_dirs = 0;
 340         }
 341 }
 342
 343 /*
 344  * Orlov's allocator for directories.
 345  *
 346  * We always try to spread first-level directories.
 347  *
 348  * If there are blockgroups with both free inodes and free blocks counts
 349  * not worse than average we return one with smallest directory count.
 350  * Otherwise we simply return a random group.
 351  *
 352  * For the rest rules look so:
 353  *
 354  * It's OK to put directory into a group unless
 355  * it has too many directories already (max_dirs) or
 356  * it has too few free inodes left (min_inodes) or
 357  * it has too few free blocks left (min_blocks) or
 358  * Parent's group is preferred, if it doesn't satisfy these
 359  * conditions we search cyclically through the rest. If none
 360  * of the groups look good we just look for a group with more
 361  * free inodes than average (starting at parent's group).
 362  */
 363
 364 static int find_group_orlov(struct super_block *sb, struct inode *parent,
 365                             ext4_group_t *group, umode_t mode,
 366                             const struct qstr *qstr)
 367 {
 368         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
 369         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 370         ext4_group_t real_ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 371         int inodes_per_group = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 372         unsigned int freei, avefreei, grp_free;
 373         ext4_fsblk_t freeb, avefreec;
 374         unsigned int ndirs;
 375         int max_dirs, min_inodes;
 376         ext4_grpblk_t min_clusters;
 377         ext4_group_t i, grp, g, ngroups;
 378         struct ext4_group_desc *desc;
 379         struct orlov_stats stats;
 380         int flex_size = ext4_flex_bg_size(sbi);
 381         struct dx_hash_info hinfo;
 382
 383         ngroups = real_ngroups;
 384         if (flex_size > 1) {
 385                 ngroups = (real_ngroups + flex_size - 1) >>
 386                         sbi->s_log_groups_per_flex;
 387                 parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
 388         }
 389
 390         freei = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeinodes_counter);
 391         avefreei = freei / ngroups;
 392         freeb = EXT4_C2B(sbi,
 393                 percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeclusters_counter));
 394         avefreec = freeb;
 395         do_div(avefreec, ngroups);
 396         ndirs = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_dirs_counter);
 397
 398         if (S_ISDIR(mode) &&
 399             ((parent == sb->s_root->d_inode) ||
 400              (ext4_test_inode_flag(parent, EXT4_INODE_TOPDIR)))) {
 401                 int best_ndir = inodes_per_group;
 402                 int ret = -1;
 403
 404                 if (qstr) {
 405                         hinfo.hash_version = DX_HASH_HALF_MD4;
 406                         hinfo.seed = sbi->s_hash_seed;
 407                         ext4fs_dirhash(qstr->name, qstr->len, &hinfo);
 408                         grp = hinfo.hash;
 409                 } else
 410                         get_random_bytes(&grp, sizeof(grp));
 411                 parent_group = (unsigned)grp % ngroups;
 412                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
 413                         g = (parent_group + i) % ngroups;
 414                         get_orlov_stats(sb, g, flex_size, &stats);
 415                         if (!stats.free_inodes)
 416                                 continue;
 417                         if (stats.used_dirs >= best_ndir)
 418                                 continue;
 419                         if (stats.free_inodes < avefreei)
 420                                 continue;
 421                         if (stats.free_clusters < avefreec)
 422                                 continue;
 423                         grp = g;
 424                         ret = 0;
 425                         best_ndir = stats.used_dirs;
 426                 }
 427                 if (ret)
 428                         goto fallback;
 429         found_flex_bg:
 430                 if (flex_size == 1) {
 431                         *group = grp;
 432                         return 0;
 433                 }
 434
 435                 /*
 436                  * We pack inodes at the beginning of the flexgroup's
 437                  * inode tables.  Block allocation decisions will do
 438                  * something similar, although regular files will
 439                  * start at 2nd block group of the flexgroup.  See
 440                  * ext4_ext_find_goal() and ext4_find_near().
 441                  */
 442                 grp *= flex_size;
 443                 for (i = 0; i < flex_size; i++) {
 444                         if (grp+i >= real_ngroups)
 445                                 break;
 446                         desc = ext4_get_group_desc(sb, grp+i, NULL);
 447                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
 448                                 *group = grp+i;
 449                                 return 0;
 450                         }
 451                 }
 452                 goto fallback;
 453         }
 454
 455         max_dirs = ndirs / ngroups + inodes_per_group / 16;
 456         min_inodes = avefreei - inodes_per_group*flex_size / 4;
 457         if (min_inodes < 1)
 458                 min_inodes = 1;
 459         min_clusters = avefreec - EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)*flex_size / 4;
 460
 461         /*
 462          * Start looking in the flex group where we last allocated an
 463          * inode for this parent directory
 464          */
 465         if (EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
 466                 parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
 467                 if (flex_size > 1)
 468                         parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
 469         }
 470
 471         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
 472                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
 473                 get_orlov_stats(sb, grp, flex_size, &stats);
 474                 if (stats.used_dirs >= max_dirs)
 475                         continue;
 476                 if (stats.free_inodes < min_inodes)
 477                         continue;
 478                 if (stats.free_clusters < min_clusters)
 479                         continue;
 480                 goto found_flex_bg;
 481         }
 482
 483 fallback:
 484         ngroups = real_ngroups;
 485         avefreei = freei / ngroups;
 486 fallback_retry:
 487         parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
 488         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
 489                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
 490                 desc = ext4_get_group_desc(sb, grp, NULL);
 491                 grp_free = ext4_free_inodes_count(sb, desc);
 492                 if (desc && grp_free && grp_free >= avefreei) {
 493                         *group = grp;
 494                         return 0;
 495                 }
 496         }
 497
 498         if (avefreei) {
 499                 /*
 500                  * The free-inodes counter is approximate, and for really small
 501                  * filesystems the above test can fail to find any blockgroups
 502                  */
 503                 avefreei = 0;
 504                 goto fallback_retry;
 505         }
 506
 507         return -1;
 508 }
 509
 510 static int find_group_other(struct super_block *sb, struct inode *parent,
 511                             ext4_group_t *group, umode_t mode)
 512 {
 513         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
 514         ext4_group_t i, last, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 515         struct ext4_group_desc *desc;
 516         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(sb));
 517
 518         /*
 519          * Try to place the inode is the same flex group as its
 520          * parent.  If we can't find space, use the Orlov algorithm to
 521          * find another flex group, and store that information in the
 522          * parent directory's inode information so that use that flex
 523          * group for future allocations.
 524          */
 525         if (flex_size > 1) {
 526                 int retry = 0;
 527
 528         try_again:
 529                 parent_group &= ~(flex_size-1);
 530                 last = parent_group + flex_size;
 531                 if (last > ngroups)
 532                         last = ngroups;
 533                 for  (i = parent_group; i < last; i++) {
 534                         desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
 535                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
 536                                 *group = i;
 537                                 return 0;
 538                         }
 539                 }
 540                 if (!retry && EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
 541                         retry = 1;
 542                         parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
 543                         goto try_again;
 544                 }
 545                 /*
 546                  * If this didn't work, use the Orlov search algorithm
 547                  * to find a new flex group; we pass in the mode to
 548                  * avoid the topdir algorithms.
 549                  */
 550                 *group = parent_group + flex_size;
 551                 if (*group > ngroups)
 552                         *group = 0;
 553                 return find_group_orlov(sb, parent, group, mode, NULL);
 554         }
 555
 556         /*
 557          * Try to place the inode in its parent directory
 558          */
 559         *group = parent_group;
 560         desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
 561         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
 562             ext4_free_group_clusters(sb, desc))
 563                 return 0;
 564
 565         /*
 566          * We're going to place this inode in a different blockgroup from its
 567          * parent.  We want to cause files in a common directory to all land in
 568          * the same blockgroup.  But we want files which are in a different
 569          * directory which shares a blockgroup with our parent to land in a
 570          * different blockgroup.
 571          *
 572          * So add our directory's i_ino into the starting point for the hash.
 573          */
 574         *group = (*group + parent->i_ino) % ngroups;
 575
 576         /*
 577          * Use a quadratic hash to find a group with a free inode and some free
 578          * blocks.
 579          */
 580         for (i = 1; i < ngroups; i <<= 1) {
 581                 *group += i;
 582                 if (*group >= ngroups)
 583                         *group -= ngroups;
 584                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
 585                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
 586                     ext4_free_group_clusters(sb, desc))
 587                         return 0;
 588         }
 589
 590         /*
 591          * That failed: try linear search for a free inode, even if that group
 592          * has no free blocks.
 593          */
 594         *group = parent_group;
 595         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
 596                 if (++*group >= ngroups)
 597                         *group = 0;
 598                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
 599                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc))
 600                         return 0;
 601         }
 602
 603         return -1;
 604 }
 605
 606 /*
 607  * There are two policies for allocating an inode.  If the new inode is
 608  * a directory, then a forward search is made for a block group with both
 609  * free space and a low directory-to-inode ratio; if that fails, then of
 610  * the groups with above-average free space, that group with the fewest
 611  * directories already is chosen.
 612  *
 613  * For other inodes, search forward from the parent directory's block
 614  * group to find a free inode.
 615  */
 616 struct inode *ext4_new_inode(handle_t *handle, struct inode *dir, umode_t mode,
 617                              const struct qstr *qstr, __u32 goal, uid_t *owner)
 618 {
 619         struct super_block *sb;
 620         struct buffer_head *inode_bitmap_bh = NULL;
 621         struct buffer_head *group_desc_bh;
 622         ext4_group_t ngroups, group = 0;
 623         unsigned long ino = 0;
 624         struct inode *inode;
 625         struct ext4_group_desc *gdp = NULL;
 626         struct ext4_inode_info *ei;
 627         struct ext4_sb_info *sbi;
 628         int ret2, err = 0;
 629         struct inode *ret;
 630         ext4_group_t i;
 631         ext4_group_t flex_group;
 632
 633         /* Cannot create files in a deleted directory */
 634         if (!dir || !dir->i_nlink)
 635                 return ERR_PTR(-EPERM);
 636
 637         sb = dir->i_sb;
 638         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 639         trace_ext4_request_inode(dir, mode);
 640         inode = new_inode(sb);
 641         if (!inode)
 642                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 643         ei = EXT4_I(inode);
 644         sbi = EXT4_SB(sb);
 645
 646         if (!goal)
 647                 goal = sbi->s_inode_goal;
 648
 649         if (goal && goal <= le32_to_cpu(sbi->s_es->s_inodes_count)) {
 650                 group = (goal - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 651                 ino = (goal - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 652                 ret2 = 0;
 653                 goto got_group;
 654         }
 655
 656         if (S_ISDIR(mode))
 657                 ret2 = find_group_orlov(sb, dir, &group, mode, qstr);
 658         else
 659                 ret2 = find_group_other(sb, dir, &group, mode);
 660
 661 got_group:
 662         EXT4_I(dir)->i_last_alloc_group = group;
 663         err = -ENOSPC;
 664         if (ret2 == -1)
 665                 goto out;
 666
 667         /*
 668          * Normally we will only go through one pass of this loop,
 669          * unless we get unlucky and it turns out the group we selected
 670          * had its last inode grabbed by someone else.
 671          */
 672         for (i = 0; i < ngroups; i++, ino = 0) {
 673                 err = -EIO;
 674
 675                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &group_desc_bh);
 676                 if (!gdp)
 677                         goto fail;
 678
 679                 brelse(inode_bitmap_bh);
 680                 inode_bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, group);
 681                 if (!inode_bitmap_bh)
 682                         goto fail;
 683
 684 repeat_in_this_group:
 685                 ino = ext4_find_next_zero_bit((unsigned long *)
 686                                               inode_bitmap_bh->b_data,
 687                                               EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), ino);
 688                 if (ino >= EXT4_INODES_PER_GROUP(sb)) {
 689                         if (++group == ngroups)
 690                                 group = 0;
 691                         continue;
 692                 }
 693                 if (group == 0 && (ino+1) < EXT4_FIRST_INO(sb)) {
 694                         ext4_error(sb, "reserved inode found cleared - "
 695                                    "inode=%lu", ino + 1);
 696                         continue;
 697                 }
 698                 ext4_lock_group(sb, group);
 699                 ret2 = ext4_test_and_set_bit(ino, inode_bitmap_bh->b_data);
 700                 ext4_unlock_group(sb, group);
 701                 ino++;          /* the inode bitmap is zero-based */
 702                 if (!ret2)
 703                         goto got; /* we grabbed the inode! */
 704                 if (ino < EXT4_INODES_PER_GROUP(sb))
 705                         goto repeat_in_this_group;
 706         }
 707         err = -ENOSPC;
 708         goto out;
 709
 710 got:
 711         /* We may have to initialize the block bitmap if it isn't already */
 712         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM) &&
 713             gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
 714                 struct buffer_head *block_bitmap_bh;
 715
 716                 block_bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
 717                 BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "get block bitmap access");
 718                 err = ext4_journal_get_write_access(handle, block_bitmap_bh);
 719                 if (err) {
 720                         brelse(block_bitmap_bh);
 721                         goto fail;
 722                 }
 723
 724                 BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "dirty block bitmap");
 725                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, block_bitmap_bh);
 726                 brelse(block_bitmap_bh);
 727
 728                 /* recheck and clear flag under lock if we still need to */
 729                 ext4_lock_group(sb, group);
 730                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
 731                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
 732                         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
 733                                 ext4_free_clusters_after_init(sb, group, gdp));
 734                         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group,
 735                                                                 gdp);
 736                 }
 737                 ext4_unlock_group(sb, group);
 738
 739                 if (err)
 740                         goto fail;
 741         }
 742
 743         BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh, "get_write_access");
 744         err = ext4_journal_get_write_access(handle, inode_bitmap_bh);
 745         if (err)
 746                 goto fail;
 747
 748         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "get_write_access");
 749         err = ext4_journal_get_write_access(handle, group_desc_bh);
 750         if (err)
 751                 goto fail;
 752
 753         /* Update the relevant bg descriptor fields */
 754         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM)) {
 755                 int free;
 756                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
 757
 758                 down_read(&grp->alloc_sem); /* protect vs itable lazyinit */
 759                 ext4_lock_group(sb, group); /* while we modify the bg desc */
 760                 free = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) -
 761                         ext4_itable_unused_count(sb, gdp);
 762                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
 763                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_INODE_UNINIT);
 764                         free = 0;
 765                 }
 766                 /*
 767                  * Check the relative inode number against the last used
 768                  * relative inode number in this group. if it is greater
 769                  * we need to update the bg_itable_unused count
 770                  */
 771                 if (ino > free)
 772                         ext4_itable_unused_set(sb, gdp,
 773                                         (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) - ino));
 774                 up_read(&grp->alloc_sem);
 775         }
 776         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, ext4_free_inodes_count(sb, gdp) - 1);
 777         if (S_ISDIR(mode)) {
 778                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, ext4_used_dirs_count(sb, gdp) + 1);
 779                 if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
 780                         ext4_group_t f = ext4_flex_group(sbi, group);
 781
 782                         atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].used_dirs);
 783                 }
 784         }
 785         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM)) {
 786                 gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group, gdp);
 787                 ext4_unlock_group(sb, group);
 788         }
 789
 790         BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
 791         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, inode_bitmap_bh);
 792         if (err)
 793                 goto fail;
 794
 795         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
 796         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, group_desc_bh);
 797         if (err)
 798                 goto fail;
 799
 800         percpu_counter_dec(&sbi->s_freeinodes_counter);
 801         if (S_ISDIR(mode))
 802                 percpu_counter_inc(&sbi->s_dirs_counter);
 803         ext4_mark_super_dirty(sb);
 804
 805         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
 806                 flex_group = ext4_flex_group(sbi, group);
 807                 atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[flex_group].free_inodes);
 808         }
 809         if (owner) {
 810                 inode->i_mode = mode;
 811                 inode->i_uid = owner[0];
 812                 inode->i_gid = owner[1];
 813         } else if (test_opt(sb, GRPID)) {
 814                 inode->i_mode = mode;
 815                 inode->i_uid = current_fsuid();
 816                 inode->i_gid = dir->i_gid;
 817         } else
 818                 inode_init_owner(inode, dir, mode);
 819
 820         inode->i_ino = ino + group * EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 821         /* This is the optimal IO size (for stat), not the fs block size */
 822         inode->i_blocks = 0;
 823         inode->i_mtime = inode->i_atime = inode->i_ctime = ei->i_crtime =
 824                                                        ext4_current_time(inode);
 825
 826         memset(ei->i_data, 0, sizeof(ei->i_data));
 827         ei->i_dir_start_lookup = 0;
 828         ei->i_disksize = 0;
 829
 830         /* Don't inherit extent flag from directory, amongst others. */
 831         ei->i_flags =
 832                 ext4_mask_flags(mode, EXT4_I(dir)->i_flags & EXT4_FL_INHERITED);
 833         ei->i_file_acl = 0;
 834         ei->i_dtime = 0;
 835         ei->i_block_group = group;
 836         ei->i_last_alloc_group = ~0;
 837
 838         ext4_set_inode_flags(inode);
 839         if (IS_DIRSYNC(inode))
 840                 ext4_handle_sync(handle);
 841         if (insert_inode_locked(inode) < 0) {
 842                 /*
 843                  * Likely a bitmap corruption causing inode to be allocated
 844                  * twice.
 845                  */
 846                 err = -EIO;
 847                 goto fail;
 848         }
 849         spin_lock(&sbi->s_next_gen_lock);
 850         inode->i_generation = sbi->s_next_generation++;
 851         spin_unlock(&sbi->s_next_gen_lock);
 852
 853         ext4_clear_state_flags(ei); /* Only relevant on 32-bit archs */
 854         ext4_set_inode_state(inode, EXT4_STATE_NEW);
 855
 856         ei->i_extra_isize = EXT4_SB(sb)->s_want_extra_isize;
 857
 858         ret = inode;
 859         dquot_initialize(inode);
 860         err = dquot_alloc_inode(inode);
 861         if (err)
 862                 goto fail_drop;
 863
 864         err = ext4_init_acl(handle, inode, dir);
 865         if (err)
 866                 goto fail_free_drop;
 867
 868         err = ext4_init_security(handle, inode, dir, qstr);
 869         if (err)
 870                 goto fail_free_drop;
 871
 872         if (EXT4_HAS_INCOMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_INCOMPAT_EXTENTS)) {
 873                 /* set extent flag only for directory, file and normal symlink*/
 874                 if (S_ISDIR(mode) || S_ISREG(mode) || S_ISLNK(mode)) {
 875                         ext4_set_inode_flag(inode, EXT4_INODE_EXTENTS);
 876                         ext4_ext_tree_init(handle, inode);
 877                 }
 878         }
 879
 880         if (ext4_handle_valid(handle)) {
 881                 ei->i_sync_tid = handle->h_transaction->t_tid;
 882                 ei->i_datasync_tid = handle->h_transaction->t_tid;
 883         }
 884
 885         err = ext4_mark_inode_dirty(handle, inode);
 886         if (err) {
 887                 ext4_std_error(sb, err);
 888                 goto fail_free_drop;
 889         }
 890
 891         ext4_debug("allocating inode %lu\n", inode->i_ino);
 892         trace_ext4_allocate_inode(inode, dir, mode);
 893         goto really_out;
 894 fail:
 895         ext4_std_error(sb, err);
 896 out:
 897         iput(inode);
 898         ret = ERR_PTR(err);
 899 really_out:
 900         brelse(inode_bitmap_bh);
 901         return ret;
 902
 903 fail_free_drop:
 904         dquot_free_inode(inode);
 905
 906 fail_drop:
 907         dquot_drop(inode);
 908         inode->i_flags |= S_NOQUOTA;
 909         clear_nlink(inode);
 910         unlock_new_inode(inode);
 911         iput(inode);
 912         brelse(inode_bitmap_bh);
 913         return ERR_PTR(err);
 914 }
 915
 916 /* Verify that we are loading a valid orphan from disk */
 917 struct inode *ext4_orphan_get(struct super_block *sb, unsigned long ino)
 918 {
 919         unsigned long max_ino = le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_inodes_count);
 920         ext4_group_t block_group;
 921         int bit;
 922         struct buffer_head *bitmap_bh;
 923         struct inode *inode = NULL;
 924         long err = -EIO;
 925
 926         /* Error cases - e2fsck has already cleaned up for us */
 927         if (ino > max_ino) {
 928                 ext4_warning(sb, "bad orphan ino %lu!  e2fsck was run?", ino);
 929                 goto error;
 930         }
 931
 932         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 933         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 934         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
 935         if (!bitmap_bh) {
 936                 ext4_warning(sb, "inode bitmap error for orphan %lu", ino);
 937                 goto error;
 938         }
 939
 940         /* Having the inode bit set should be a 100% indicator that this
 941          * is a valid orphan (no e2fsck run on fs).  Orphans also include
 942          * inodes that were being truncated, so we can't check i_nlink==0.
 943          */
 944         if (!ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data))
 945                 goto bad_orphan;
 946
 947         inode = ext4_iget(sb, ino);
 948         if (IS_ERR(inode))
 949                 goto iget_failed;
 950
 951         /*
 952          * If the orphans has i_nlinks > 0 then it should be able to be
 953          * truncated, otherwise it won't be removed from the orphan list
 954          * during processing and an infinite loop will result.
 955          */
 956         if (inode->i_nlink && !ext4_can_truncate(inode))
 957                 goto bad_orphan;
 958
 959         if (NEXT_ORPHAN(inode) > max_ino)
 960                 goto bad_orphan;
 961         brelse(bitmap_bh);
 962         return inode;
 963
 964 iget_failed:
 965         err = PTR_ERR(inode);
 966         inode = NULL;
 967 bad_orphan:
 968         ext4_warning(sb, "bad orphan inode %lu!  e2fsck was run?", ino);
 969         printk(KERN_NOTICE "ext4_test_bit(bit=%d, block=%llu) = %d\n",
 970                bit, (unsigned long long)bitmap_bh->b_blocknr,
 971                ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data));
 972         printk(KERN_NOTICE "inode=%p\n", inode);
 973         if (inode) {
 974                 printk(KERN_NOTICE "is_bad_inode(inode)=%d\n",
 975                        is_bad_inode(inode));
 976                 printk(KERN_NOTICE "NEXT_ORPHAN(inode)=%u\n",
 977                        NEXT_ORPHAN(inode));
 978                 printk(KERN_NOTICE "max_ino=%lu\n", max_ino);
 979                 printk(KERN_NOTICE "i_nlink=%u\n", inode->i_nlink);
 980                 /* Avoid freeing blocks if we got a bad deleted inode */
 981                 if (inode->i_nlink == 0)
 982                         inode->i_blocks = 0;
 983                 iput(inode);
 984         }
 985         brelse(bitmap_bh);
 986 error:
 987         return ERR_PTR(err);
 988 }
 989
 990 unsigned long ext4_count_free_inodes(struct super_block *sb)
 991 {
 992         unsigned long desc_count;
 993         struct ext4_group_desc *gdp;
 994         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 995 #ifdef EXT4FS_DEBUG
 996         struct ext4_super_block *es;
 997         unsigned long bitmap_count, x;
 998         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
 999
1000         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
1001         desc_count = 0;
1002         bitmap_count = 0;
1003         gdp = NULL;
1004         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1005                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1006                 if (!gdp)
1007                         continue;
1008                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1009                 brelse(bitmap_bh);
1010                 bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, i);
1011                 if (!bitmap_bh)
1012                         continue;
1013
1014                 x = ext4_count_free(bitmap_bh, EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
1015                 printk(KERN_DEBUG "group %lu: stored = %d, counted = %lu\n",
1016                         (unsigned long) i, ext4_free_inodes_count(sb, gdp), x);
1017                 bitmap_count += x;
1018         }
1019         brelse(bitmap_bh);
1020         printk(KERN_DEBUG "ext4_count_free_inodes: "
1021                "stored = %u, computed = %lu, %lu\n",
1022                le32_to_cpu(es->s_free_inodes_count), desc_count, bitmap_count);
1023         return desc_count;
1024 #else
1025         desc_count = 0;
1026         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1027                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1028                 if (!gdp)
1029                         continue;
1030                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1031                 cond_resched();
1032         }
1033         return desc_count;
1034 #endif
1035 }
1036
1037 /* Called at mount-time, super-block is locked */
1038 unsigned long ext4_count_dirs(struct super_block * sb)
1039 {
1040         unsigned long count = 0;
1041         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1042
1043         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1044                 struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1045                 if (!gdp)
1046                         continue;
1047                 count += ext4_used_dirs_count(sb, gdp);
1048         }
1049         return count;
1050 }
1051
1052 /*
1053  * Zeroes not yet zeroed inode table - just write zeroes through the whole
1054  * inode table. Must be called without any spinlock held. The only place
1055  * where it is called from on active part of filesystem is ext4lazyinit
1056  * thread, so we do not need any special locks, however we have to prevent
1057  * inode allocation from the current group, so we take alloc_sem lock, to
1058  * block ext4_new_inode() until we are finished.
1059  */
1060 int ext4_init_inode_table(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1061                                  int barrier)
1062 {
1063         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1064         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1065         struct ext4_group_desc *gdp = NULL;
1066         struct buffer_head *group_desc_bh;
1067         handle_t *handle;
1068         ext4_fsblk_t blk;
1069         int num, ret = 0, used_blks = 0;
1070
1071         /* This should not happen, but just to be sure check this */
1072         if (sb->s_flags & MS_RDONLY) {
1073                 ret = 1;
1074                 goto out;
1075         }
1076
1077         gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &group_desc_bh);
1078         if (!gdp)
1079                 goto out;
1080
1081         /*
1082          * We do not need to lock this, because we are the only one
1083          * handling this flag.
1084          */
1085         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_ZEROED))
1086                 goto out;
1087
1088         handle = ext4_journal_start_sb(sb, 1);
1089         if (IS_ERR(handle)) {
1090                 ret = PTR_ERR(handle);
1091                 goto out;
1092         }
1093
1094         down_write(&grp->alloc_sem);
1095         /*
1096          * If inode bitmap was already initialized there may be some
1097          * used inodes so we need to skip blocks with used inodes in
1098          * inode table.
1099          */
1100         if (!(gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)))
1101                 used_blks = DIV_ROUND_UP((EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) -
1102                             ext4_itable_unused_count(sb, gdp)),
1103                             sbi->s_inodes_per_block);
1104
1105         if ((used_blks < 0) || (used_blks > sbi->s_itb_per_group)) {
1106                 ext4_error(sb, "Something is wrong with group %u: "
1107                            "used itable blocks: %d; "
1108                            "itable unused count: %u",
1109                            group, used_blks,
1110                            ext4_itable_unused_count(sb, gdp));
1111                 ret = 1;
1112                 goto err_out;
1113         }
1114
1115         blk = ext4_inode_table(sb, gdp) + used_blks;
1116         num = sbi->s_itb_per_group - used_blks;
1117
1118         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "get_write_access");
1119         ret = ext4_journal_get_write_access(handle,
1120                                             group_desc_bh);
1121         if (ret)
1122                 goto err_out;
1123
1124         /*
1125          * Skip zeroout if the inode table is full. But we set the ZEROED
1126          * flag anyway, because obviously, when it is full it does not need
1127          * further zeroing.
1128          */
1129         if (unlikely(num == 0))
1130                 goto skip_zeroout;
1131
1132         ext4_debug("going to zero out inode table in group %d\n",
1133                    group);
1134         ret = sb_issue_zeroout(sb, blk, num, GFP_NOFS);
1135         if (ret < 0)
1136                 goto err_out;
1137         if (barrier)
1138                 blkdev_issue_flush(sb->s_bdev, GFP_NOFS, NULL);
1139
1140 skip_zeroout:
1141         ext4_lock_group(sb, group);
1142         gdp->bg_flags |= cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_ZEROED);
1143         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group, gdp);
1144         ext4_unlock_group(sb, group);
1145
1146         BUFFER_TRACE(group_desc_bh,
1147                      "call ext4_handle_dirty_metadata");
1148         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL,
1149                                          group_desc_bh);
1150
1151 err_out:
1152         up_write(&grp->alloc_sem);
1153         ext4_journal_stop(handle);
1154 out:
1155         return ret;
1156 }