]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - fs/ext4/mballoc.c
ext4: optimize mballoc for large allocations
[karo-tx-linux.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
3  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
17  */
18
19
20 /*
21  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
22  */
23
24 #include "ext4_jbd2.h"
25 #include "mballoc.h"
26 #include <linux/debugfs.h>
27 #include <linux/log2.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <trace/events/ext4.h>
30
31 /*
32  * MUSTDO:
33  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
34  *   - search for metadata in few groups
35  *
36  * TODO v4:
37  *   - normalization should take into account whether file is still open
38  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
39  *   - don't normalize tails
40  *   - quota
41  *   - reservation for superuser
42  *
43  * TODO v3:
44  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
45  *   - track min/max extents in each group for better group selection
46  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
47  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
48  *   - error handling
49  */
50
51 /*
52  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
53  * near to the goal(block) value specified.
54  *
55  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
56  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
57  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
58  * would have after allocation, or the current file size, which ever
59  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
60  * select to use the group preallocation. The default value of
61  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
62  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
63  * terms of number of blocks.
64  *
65  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
66  * ensure that we have small files closer together on the disk.
67  *
68  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
69  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
70  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
71  * represented as:
72  *
73  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
74  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
75  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
76  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
77  *
78  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
79  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
80  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
81  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
82  *
83  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
84  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
85  * pa_free.
86  *
87  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
88  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
89  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
90  *
91  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
92  *
93  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
94  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
95  *
96  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
97  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
98  *
99  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
100  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
101  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
102  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
103  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
104  * we can access them through the page cache. The information regarding
105  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
106  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
107  * inode as:
108  *
109  *  {                        page                        }
110  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
111  *
112  *
113  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
114  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
115  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
116  * which is blocks_per_page/2
117  *
118  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
119  * away when the filesystem is unmounted.
120  *
121  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
122  * to locate that many free blocks we return with additional information
123  * regarding rest of the contiguous physical block available
124  *
125  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
126  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
127  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
128  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
129  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
130  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
131  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
132  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
133  * 512 blocks. This can be tuned via
134  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
135  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
136  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
137  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
138  * greater than the default mb_group_prealloc.
139  *
140  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
141  *
142  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
143  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
144  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
145  *
146  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
147  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
148  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
149  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
150  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
151  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
152  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
153  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
154  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
155  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
156  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
157  * the group specified as the goal value in allocation context via
158  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
159  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
160  * checked.
161  *
162  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
163  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
164  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
165  * subsequent request.
166  */
167
168 /*
169  * mballoc operates on the following data:
170  *  - on-disk bitmap
171  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
172  *  - preallocation descriptors (PAs)
173  *
174  * there are two types of preallocations:
175  *  - inode
176  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
177  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
178  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
179  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
180  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
181  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
182  *    also means that freeing any block within descriptor's range
183  *    must discard all preallocated blocks.
184  *  - locality group
185  *    assigned to specific locality group which does not translate to
186  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
187  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
188  *    it's consumed from the beginning to the end.
189  *
190  * relation between them can be expressed as:
191  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
192  *
193  * this mean blocks mballoc considers used are:
194  *  - allocated blocks (persistent)
195  *  - preallocated blocks (non-persistent)
196  *
197  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
198  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
199  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
200  *
201  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
202  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
203  *
204  * all operations can be expressed as:
205  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
206  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
207  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
208  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
209  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
210  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
211  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
212  *        is used in real operation because we can't know actual used
213  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
214  *
215  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
216  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
217  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
218  * the following knowledge:
219  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
220  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
221  *     nobody can re-allocate that block
222  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
223  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
224  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
225  *     block
226  *
227  * so, now we're building a concurrency table:
228  *  - init buddy vs.
229  *    - new PA
230  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
231  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
232  *    - use inode PA
233  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
234  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
235  *    - discard inode PA
236  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
237  *    - use locality group PA
238  *      again PA-=N must be serialized with init
239  *    - discard locality group PA
240  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
241  *  - new PA vs.
242  *    - use inode PA
243  *      i_data_sem serializes them
244  *    - discard inode PA
245  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
246  *    - use locality group PA
247  *      some mutex should serialize them
248  *    - discard locality group PA
249  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
250  *  - use inode PA
251  *    - use inode PA
252  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
253  *    - discard inode PA
254  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
255  *    - use locality group PA
256  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
257  *    - discard locality group PA
258  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
259  *
260  * now we're ready to make few consequences:
261  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
262  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
263  *  - PA changes only after on-disk bitmap
264  *  - discard must not compete with init. either init is done before
265  *    any discard or they're serialized somehow
266  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
267  *
268  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
269  * in this case, but we should care about concurrent init
270  *
271  */
272
273  /*
274  * Logic in few words:
275  *
276  *  - allocation:
277  *    load group
278  *    find blocks
279  *    mark bits in on-disk bitmap
280  *    release group
281  *
282  *  - use preallocation:
283  *    find proper PA (per-inode or group)
284  *    load group
285  *    mark bits in on-disk bitmap
286  *    release group
287  *    release PA
288  *
289  *  - free:
290  *    load group
291  *    mark bits in on-disk bitmap
292  *    release group
293  *
294  *  - discard preallocations in group:
295  *    mark PAs deleted
296  *    move them onto local list
297  *    load on-disk bitmap
298  *    load group
299  *    remove PA from object (inode or locality group)
300  *    mark free blocks in-core
301  *
302  *  - discard inode's preallocations:
303  */
304
305 /*
306  * Locking rules
307  *
308  * Locks:
309  *  - bitlock on a group        (group)
310  *  - object (inode/locality)   (object)
311  *  - per-pa lock               (pa)
312  *
313  * Paths:
314  *  - new pa
315  *    object
316  *    group
317  *
318  *  - find and use pa:
319  *    pa
320  *
321  *  - release consumed pa:
322  *    pa
323  *    group
324  *    object
325  *
326  *  - generate in-core bitmap:
327  *    group
328  *        pa
329  *
330  *  - discard all for given object (inode, locality group):
331  *    object
332  *        pa
333  *    group
334  *
335  *  - discard all for given group:
336  *    group
337  *        pa
338  *    group
339  *        object
340  *
341  */
342 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
343 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
344 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
345
346 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
347  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
348  * each unique s_blocksize_bits */
349 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
350 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
351
352 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
353         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
354         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
355         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
356 };
357
358 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
359                                         ext4_group_t group);
360 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
361                                                 ext4_group_t group);
362 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
363                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
364
365 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
366 {
367 #if BITS_PER_LONG == 64
368         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
369         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
370 #elif BITS_PER_LONG == 32
371         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
372         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
373 #else
374 #error "how many bits you are?!"
375 #endif
376         return addr;
377 }
378
379 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
380 {
381         /*
382          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
383          * needs unsigned long aligned address
384          */
385         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
386         return ext4_test_bit(bit, addr);
387 }
388
389 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
390 {
391         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
392         ext4_set_bit(bit, addr);
393 }
394
395 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
396 {
397         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
398         ext4_clear_bit(bit, addr);
399 }
400
401 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
402 {
403         int fix = 0, ret, tmpmax;
404         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
405         tmpmax = max + fix;
406         start += fix;
407
408         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
409         if (ret > max)
410                 return max;
411         return ret;
412 }
413
414 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
415 {
416         int fix = 0, ret, tmpmax;
417         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
418         tmpmax = max + fix;
419         start += fix;
420
421         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
422         if (ret > max)
423                 return max;
424         return ret;
425 }
426
427 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
428 {
429         char *bb;
430
431         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
432         BUG_ON(max == NULL);
433
434         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
435                 *max = 0;
436                 return NULL;
437         }
438
439         /* at order 0 we see each particular block */
440         if (order == 0) {
441                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
442                 return e4b->bd_bitmap;
443         }
444
445         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
446         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
447
448         return bb;
449 }
450
451 #ifdef DOUBLE_CHECK
452 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
453                            int first, int count)
454 {
455         int i;
456         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
457
458         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
459                 return;
460         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
461         for (i = 0; i < count; i++) {
462                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
463                         ext4_fsblk_t blocknr;
464
465                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
466                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
467                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
468                                               inode ? inode->i_ino : 0,
469                                               blocknr,
470                                               "freeing block already freed "
471                                               "(bit %u)",
472                                               first + i);
473                 }
474                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
475         }
476 }
477
478 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
479 {
480         int i;
481
482         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
483                 return;
484         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
485         for (i = 0; i < count; i++) {
486                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
487                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
488         }
489 }
490
491 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
492 {
493         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
494                 unsigned char *b1, *b2;
495                 int i;
496                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
497                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
498                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
499                         if (b1[i] != b2[i]) {
500                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
501                                          "corruption in group %u "
502                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
503                                          "on disk/prealloc",
504                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
505                                 BUG();
506                         }
507                 }
508         }
509 }
510
511 #else
512 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
513                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
514 {
515         return;
516 }
517 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
518                                                 int first, int count)
519 {
520         return;
521 }
522 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
523 {
524         return;
525 }
526 #endif
527
528 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
529
530 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
531 do {                                                                    \
532         if (!(assert)) {                                                \
533                 printk(KERN_EMERG                                       \
534                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
535                         function, file, line, # assert);                \
536                 BUG();                                                  \
537         }                                                               \
538 } while (0)
539
540 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
541                                 const char *function, int line)
542 {
543         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
544         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
545         int max;
546         int max2;
547         int i;
548         int j;
549         int k;
550         int count;
551         struct ext4_group_info *grp;
552         int fragments = 0;
553         int fstart;
554         struct list_head *cur;
555         void *buddy;
556         void *buddy2;
557
558         {
559                 static int mb_check_counter;
560                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
561                         return 0;
562         }
563
564         while (order > 1) {
565                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
566                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
567                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
568                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
569                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
570                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
571
572                 count = 0;
573                 for (i = 0; i < max; i++) {
574
575                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
576                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
577                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
578                                         MB_CHECK_ASSERT(
579                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
580                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
581                                         MB_CHECK_ASSERT(
582                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
583                                 }
584                                 continue;
585                         }
586
587                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
588                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
589                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
590
591                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
592                                 k = (i * (1 << order)) + j;
593                                 MB_CHECK_ASSERT(
594                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
595                         }
596                         count++;
597                 }
598                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
599                 order--;
600         }
601
602         fstart = -1;
603         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
604         for (i = 0; i < max; i++) {
605                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
606                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
607                         if (fstart == -1) {
608                                 fragments++;
609                                 fstart = i;
610                         }
611                         continue;
612                 }
613                 fstart = -1;
614                 /* check used bits only */
615                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
616                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
617                         k = i >> j;
618                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
619                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
620                 }
621         }
622         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
623         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
624
625         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
626         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
627                 ext4_group_t groupnr;
628                 struct ext4_prealloc_space *pa;
629                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
630                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
631                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
632                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
633                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
634         }
635         return 0;
636 }
637 #undef MB_CHECK_ASSERT
638 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
639                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
640 #else
641 #define mb_check_buddy(e4b)
642 #endif
643
644 /*
645  * Divide blocks started from @first with length @len into
646  * smaller chunks with power of 2 blocks.
647  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
648  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
649  */
650 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
651                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
652                                         struct ext4_group_info *grp)
653 {
654         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
655         ext4_grpblk_t min;
656         ext4_grpblk_t max;
657         ext4_grpblk_t chunk;
658         unsigned short border;
659
660         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
661
662         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
663
664         while (len > 0) {
665                 /* find how many blocks can be covered since this position */
666                 max = ffs(first | border) - 1;
667
668                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
669                 min = fls(len) - 1;
670
671                 if (max < min)
672                         min = max;
673                 chunk = 1 << min;
674
675                 /* mark multiblock chunks only */
676                 grp->bb_counters[min]++;
677                 if (min > 0)
678                         mb_clear_bit(first >> min,
679                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
680
681                 len -= chunk;
682                 first += chunk;
683         }
684 }
685
686 /*
687  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
688  * group.
689  */
690 static void
691 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
692 {
693         int i;
694         int bits;
695
696         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
697
698         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
699         for (i = bits; i >= 0; i--) {
700                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
701                         grp->bb_largest_free_order = i;
702                         break;
703                 }
704         }
705 }
706
707 static noinline_for_stack
708 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
709                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
710 {
711         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
712         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
713         ext4_grpblk_t i = 0;
714         ext4_grpblk_t first;
715         ext4_grpblk_t len;
716         unsigned free = 0;
717         unsigned fragments = 0;
718         unsigned long long period = get_cycles();
719
720         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
721          * of on-disk bitmap and preallocations */
722         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
723         grp->bb_first_free = i;
724         while (i < max) {
725                 fragments++;
726                 first = i;
727                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
728                 len = i - first;
729                 free += len;
730                 if (len > 1)
731                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
732                 else
733                         grp->bb_counters[0]++;
734                 if (i < max)
735                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
736         }
737         grp->bb_fragments = fragments;
738
739         if (free != grp->bb_free) {
740                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
741                                       "%u clusters in bitmap, %u in gd",
742                                       free, grp->bb_free);
743                 /*
744                  * If we intent to continue, we consider group descritor
745                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
746                  */
747                 grp->bb_free = free;
748         }
749         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
750
751         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
752
753         period = get_cycles() - period;
754         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
755         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
756         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
757         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
758 }
759
760 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
761  * for convenience. The information regarding each group
762  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
763  * block bitmap and buddy information. The information are
764  * stored in the inode as
765  *
766  * {                        page                        }
767  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
768  *
769  *
770  * one block each for bitmap and buddy information.
771  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
772  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
773  * So it can have information regarding groups_per_page which
774  * is blocks_per_page/2
775  *
776  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
777  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
778  */
779
780 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
781 {
782         ext4_group_t ngroups;
783         int blocksize;
784         int blocks_per_page;
785         int groups_per_page;
786         int err = 0;
787         int i;
788         ext4_group_t first_group, group;
789         int first_block;
790         struct super_block *sb;
791         struct buffer_head *bhs;
792         struct buffer_head **bh = NULL;
793         struct inode *inode;
794         char *data;
795         char *bitmap;
796         struct ext4_group_info *grinfo;
797
798         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
799
800         inode = page->mapping->host;
801         sb = inode->i_sb;
802         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
803         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
804         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
805
806         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
807         if (groups_per_page == 0)
808                 groups_per_page = 1;
809
810         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
811         if (groups_per_page > 1) {
812                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
813                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
814                 if (bh == NULL) {
815                         err = -ENOMEM;
816                         goto out;
817                 }
818         } else
819                 bh = &bhs;
820
821         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
822
823         /* read all groups the page covers into the cache */
824         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
825                 if (group >= ngroups)
826                         break;
827
828                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
829                 /*
830                  * If page is uptodate then we came here after online resize
831                  * which added some new uninitialized group info structs, so
832                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
833                  * which may be currently in use by an allocating task.
834                  */
835                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
836                         bh[i] = NULL;
837                         continue;
838                 }
839                 if (!(bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group))) {
840                         err = -ENOMEM;
841                         goto out;
842                 }
843                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
844         }
845
846         /* wait for I/O completion */
847         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
848                 if (bh[i] && ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i])) {
849                         err = -EIO;
850                         goto out;
851                 }
852         }
853
854         first_block = page->index * blocks_per_page;
855         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
856                 int group;
857
858                 group = (first_block + i) >> 1;
859                 if (group >= ngroups)
860                         break;
861
862                 if (!bh[group - first_group])
863                         /* skip initialized uptodate buddy */
864                         continue;
865
866                 /*
867                  * data carry information regarding this
868                  * particular group in the format specified
869                  * above
870                  *
871                  */
872                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
873                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
874
875                 /*
876                  * We place the buddy block and bitmap block
877                  * close together
878                  */
879                 if ((first_block + i) & 1) {
880                         /* this is block of buddy */
881                         BUG_ON(incore == NULL);
882                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
883                                 group, page->index, i * blocksize);
884                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
885                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
886                         grinfo->bb_fragments = 0;
887                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
888                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
889                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
890                         /*
891                          * incore got set to the group block bitmap below
892                          */
893                         ext4_lock_group(sb, group);
894                         /* init the buddy */
895                         memset(data, 0xff, blocksize);
896                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
897                         ext4_unlock_group(sb, group);
898                         incore = NULL;
899                 } else {
900                         /* this is block of bitmap */
901                         BUG_ON(incore != NULL);
902                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
903                                 group, page->index, i * blocksize);
904                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
905
906                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
907                         ext4_lock_group(sb, group);
908                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
909
910                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
911                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
912                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
913                         ext4_unlock_group(sb, group);
914
915                         /* set incore so that the buddy information can be
916                          * generated using this
917                          */
918                         incore = data;
919                 }
920         }
921         SetPageUptodate(page);
922
923 out:
924         if (bh) {
925                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
926                         brelse(bh[i]);
927                 if (bh != &bhs)
928                         kfree(bh);
929         }
930         return err;
931 }
932
933 /*
934  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
935  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
936  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
937  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
938  */
939 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
940                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
941 {
942         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
943         int block, pnum, poff;
944         int blocks_per_page;
945         struct page *page;
946
947         e4b->bd_buddy_page = NULL;
948         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
949
950         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
951         /*
952          * the buddy cache inode stores the block bitmap
953          * and buddy information in consecutive blocks.
954          * So for each group we need two blocks.
955          */
956         block = group * 2;
957         pnum = block / blocks_per_page;
958         poff = block % blocks_per_page;
959         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
960         if (!page)
961                 return -EIO;
962         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
963         e4b->bd_bitmap_page = page;
964         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
965
966         if (blocks_per_page >= 2) {
967                 /* buddy and bitmap are on the same page */
968                 return 0;
969         }
970
971         block++;
972         pnum = block / blocks_per_page;
973         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
974         if (!page)
975                 return -EIO;
976         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
977         e4b->bd_buddy_page = page;
978         return 0;
979 }
980
981 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
982 {
983         if (e4b->bd_bitmap_page) {
984                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
985                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
986         }
987         if (e4b->bd_buddy_page) {
988                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
989                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
990         }
991 }
992
993 /*
994  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
995  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
996  * calling this routine!
997  */
998 static noinline_for_stack
999 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1000 {
1001
1002         struct ext4_group_info *this_grp;
1003         struct ext4_buddy e4b;
1004         struct page *page;
1005         int ret = 0;
1006
1007         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1008         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1009         /*
1010          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1011          * page which map to the group from which we are already
1012          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1013          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1014          * would have pinned buddy page to page cache.
1015          */
1016         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1017         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1018                 /*
1019                  * somebody initialized the group
1020                  * return without doing anything
1021                  */
1022                 goto err;
1023         }
1024
1025         page = e4b.bd_bitmap_page;
1026         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1027         if (ret)
1028                 goto err;
1029         if (!PageUptodate(page)) {
1030                 ret = -EIO;
1031                 goto err;
1032         }
1033         mark_page_accessed(page);
1034
1035         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1036                 /*
1037                  * If both the bitmap and buddy are in
1038                  * the same page we don't need to force
1039                  * init the buddy
1040                  */
1041                 ret = 0;
1042                 goto err;
1043         }
1044         /* init buddy cache */
1045         page = e4b.bd_buddy_page;
1046         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1047         if (ret)
1048                 goto err;
1049         if (!PageUptodate(page)) {
1050                 ret = -EIO;
1051                 goto err;
1052         }
1053         mark_page_accessed(page);
1054 err:
1055         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1056         return ret;
1057 }
1058
1059 /*
1060  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1061  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1062  * calling this routine!
1063  */
1064 static noinline_for_stack int
1065 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1066                                         struct ext4_buddy *e4b)
1067 {
1068         int blocks_per_page;
1069         int block;
1070         int pnum;
1071         int poff;
1072         struct page *page;
1073         int ret;
1074         struct ext4_group_info *grp;
1075         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1076         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1077
1078         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1079
1080         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1081         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1082
1083         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1084         e4b->bd_info = grp;
1085         e4b->bd_sb = sb;
1086         e4b->bd_group = group;
1087         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1088         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1089
1090         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1091                 /*
1092                  * we need full data about the group
1093                  * to make a good selection
1094                  */
1095                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1096                 if (ret)
1097                         return ret;
1098         }
1099
1100         /*
1101          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1102          * and buddy information in consecutive blocks.
1103          * So for each group we need two blocks.
1104          */
1105         block = group * 2;
1106         pnum = block / blocks_per_page;
1107         poff = block % blocks_per_page;
1108
1109         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1110          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1111         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1112         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1113                 if (page)
1114                         /*
1115                          * drop the page reference and try
1116                          * to get the page with lock. If we
1117                          * are not uptodate that implies
1118                          * somebody just created the page but
1119                          * is yet to initialize the same. So
1120                          * wait for it to initialize.
1121                          */
1122                         page_cache_release(page);
1123                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1124                 if (page) {
1125                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1126                         if (!PageUptodate(page)) {
1127                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1128                                 if (ret) {
1129                                         unlock_page(page);
1130                                         goto err;
1131                                 }
1132                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1133                                                (poff * sb->s_blocksize));
1134                         }
1135                         unlock_page(page);
1136                 }
1137         }
1138         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1139                 ret = -EIO;
1140                 goto err;
1141         }
1142         e4b->bd_bitmap_page = page;
1143         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1144         mark_page_accessed(page);
1145
1146         block++;
1147         pnum = block / blocks_per_page;
1148         poff = block % blocks_per_page;
1149
1150         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1151         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1152                 if (page)
1153                         page_cache_release(page);
1154                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1155                 if (page) {
1156                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1157                         if (!PageUptodate(page)) {
1158                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1159                                 if (ret) {
1160                                         unlock_page(page);
1161                                         goto err;
1162                                 }
1163                         }
1164                         unlock_page(page);
1165                 }
1166         }
1167         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1168                 ret = -EIO;
1169                 goto err;
1170         }
1171         e4b->bd_buddy_page = page;
1172         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1173         mark_page_accessed(page);
1174
1175         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1176         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1177
1178         return 0;
1179
1180 err:
1181         if (page)
1182                 page_cache_release(page);
1183         if (e4b->bd_bitmap_page)
1184                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1185         if (e4b->bd_buddy_page)
1186                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1187         e4b->bd_buddy = NULL;
1188         e4b->bd_bitmap = NULL;
1189         return ret;
1190 }
1191
1192 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1193 {
1194         if (e4b->bd_bitmap_page)
1195                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1196         if (e4b->bd_buddy_page)
1197                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1198 }
1199
1200
1201 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1202 {
1203         int order = 1;
1204         void *bb;
1205
1206         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1207         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1208
1209         bb = e4b->bd_buddy;
1210         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1211                 block = block >> 1;
1212                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1213                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1214                         return order;
1215                 }
1216                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1217                 order++;
1218         }
1219         return 0;
1220 }
1221
1222 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1223 {
1224         __u32 *addr;
1225
1226         len = cur + len;
1227         while (cur < len) {
1228                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1229                         /* fast path: clear whole word at once */
1230                         addr = bm + (cur >> 3);
1231                         *addr = 0;
1232                         cur += 32;
1233                         continue;
1234                 }
1235                 mb_clear_bit(cur, bm);
1236                 cur++;
1237         }
1238 }
1239
1240 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1241 {
1242         __u32 *addr;
1243
1244         len = cur + len;
1245         while (cur < len) {
1246                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1247                         /* fast path: set whole word at once */
1248                         addr = bm + (cur >> 3);
1249                         *addr = 0xffffffff;
1250                         cur += 32;
1251                         continue;
1252                 }
1253                 mb_set_bit(cur, bm);
1254                 cur++;
1255         }
1256 }
1257
1258 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1259                           int first, int count)
1260 {
1261         int block = 0;
1262         int max = 0;
1263         int order;
1264         void *buddy;
1265         void *buddy2;
1266         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1267
1268         BUG_ON(first + count > (sb->s_blocksize << 3));
1269         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1270         mb_check_buddy(e4b);
1271         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1272
1273         e4b->bd_info->bb_free += count;
1274         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1275                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1276
1277         /* let's maintain fragments counter */
1278         if (first != 0)
1279                 block = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1280         if (first + count < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1281                 max = !mb_test_bit(first + count, e4b->bd_bitmap);
1282         if (block && max)
1283                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1284         else if (!block && !max)
1285                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1286
1287         /* let's maintain buddy itself */
1288         while (count-- > 0) {
1289                 block = first++;
1290                 order = 0;
1291
1292                 if (!mb_test_bit(block, e4b->bd_bitmap)) {
1293                         ext4_fsblk_t blocknr;
1294
1295                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1296                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1297                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1298                                               inode ? inode->i_ino : 0,
1299                                               blocknr,
1300                                               "freeing already freed block "
1301                                               "(bit %u)", block);
1302                 }
1303                 mb_clear_bit(block, e4b->bd_bitmap);
1304                 e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1305
1306                 /* start of the buddy */
1307                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1308
1309                 do {
1310                         block &= ~1UL;
1311                         if (mb_test_bit(block, buddy) ||
1312                                         mb_test_bit(block + 1, buddy))
1313                                 break;
1314
1315                         /* both the buddies are free, try to coalesce them */
1316                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order + 1, &max);
1317
1318                         if (!buddy2)
1319                                 break;
1320
1321                         if (order > 0) {
1322                                 /* for special purposes, we don't set
1323                                  * free bits in bitmap */
1324                                 mb_set_bit(block, buddy);
1325                                 mb_set_bit(block + 1, buddy);
1326                         }
1327                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1328                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1329
1330                         block = block >> 1;
1331                         order++;
1332                         e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1333
1334                         mb_clear_bit(block, buddy2);
1335                         buddy = buddy2;
1336                 } while (1);
1337         }
1338         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1339         mb_check_buddy(e4b);
1340 }
1341
1342 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1343                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1344 {
1345         int next = block;
1346         int max, order;
1347         void *buddy;
1348
1349         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1350         BUG_ON(ex == NULL);
1351
1352         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1353         BUG_ON(buddy == NULL);
1354         BUG_ON(block >= max);
1355         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1356                 ex->fe_len = 0;
1357                 ex->fe_start = 0;
1358                 ex->fe_group = 0;
1359                 return 0;
1360         }
1361
1362         /* find actual order */
1363         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1364         block = block >> order;
1365
1366         ex->fe_len = 1 << order;
1367         ex->fe_start = block << order;
1368         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1369
1370         /* calc difference from given start */
1371         next = next - ex->fe_start;
1372         ex->fe_len -= next;
1373         ex->fe_start += next;
1374
1375         while (needed > ex->fe_len &&
1376                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1377
1378                 if (block + 1 >= max)
1379                         break;
1380
1381                 next = (block + 1) * (1 << order);
1382                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1383                         break;
1384
1385                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1386
1387                 block = next >> order;
1388                 ex->fe_len += 1 << order;
1389         }
1390
1391         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1392         return ex->fe_len;
1393 }
1394
1395 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1396 {
1397         int ord;
1398         int mlen = 0;
1399         int max = 0;
1400         int cur;
1401         int start = ex->fe_start;
1402         int len = ex->fe_len;
1403         unsigned ret = 0;
1404         int len0 = len;
1405         void *buddy;
1406
1407         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1408         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1409         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1410         mb_check_buddy(e4b);
1411         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1412
1413         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1414         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1415                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1416
1417         /* let's maintain fragments counter */
1418         if (start != 0)
1419                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1420         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1421                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1422         if (mlen && max)
1423                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1424         else if (!mlen && !max)
1425                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1426
1427         /* let's maintain buddy itself */
1428         while (len) {
1429                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1430
1431                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1432                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1433                         mlen = 1 << ord;
1434                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1435                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1436                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1437                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1438                         start += mlen;
1439                         len -= mlen;
1440                         BUG_ON(len < 0);
1441                         continue;
1442                 }
1443
1444                 /* store for history */
1445                 if (ret == 0)
1446                         ret = len | (ord << 16);
1447
1448                 /* we have to split large buddy */
1449                 BUG_ON(ord <= 0);
1450                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1451                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1452                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1453
1454                 ord--;
1455                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1456                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1457                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1458                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1459                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1460                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1461         }
1462         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1463
1464         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1465         mb_check_buddy(e4b);
1466
1467         return ret;
1468 }
1469
1470 /*
1471  * Must be called under group lock!
1472  */
1473 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1474                                         struct ext4_buddy *e4b)
1475 {
1476         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1477         int ret;
1478
1479         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1480         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1481
1482         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1483         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1484         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1485
1486         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1487          * allocated blocks for history */
1488         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1489
1490         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1491         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1492         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1493
1494         /*
1495          * take the page reference. We want the page to be pinned
1496          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1497          * group until we update the bitmap. That would mean we
1498          * double allocate blocks. The reference is dropped
1499          * in ext4_mb_release_context
1500          */
1501         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1502         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1503         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1504         get_page(ac->ac_buddy_page);
1505         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1506         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1507                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1508                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1509                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1510                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1511         }
1512 }
1513
1514 /*
1515  * regular allocator, for general purposes allocation
1516  */
1517
1518 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1519                                         struct ext4_buddy *e4b,
1520                                         int finish_group)
1521 {
1522         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1523         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1524         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1525         struct ext4_free_extent ex;
1526         int max;
1527
1528         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1529                 return;
1530         /*
1531          * We don't want to scan for a whole year
1532          */
1533         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1534                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1535                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1536                 return;
1537         }
1538
1539         /*
1540          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1541          */
1542         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1543                 return;
1544
1545         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1546                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1547                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1548                  * when it was found (within this lock-unlock
1549                  * period or not) */
1550                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1551                 if (max >= gex->fe_len) {
1552                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1553                         return;
1554                 }
1555         }
1556 }
1557
1558 /*
1559  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1560  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1561  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1562  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1563  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1564  * mballoc can't find good enough extent.
1565  *
1566  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1567  */
1568 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1569                                         struct ext4_free_extent *ex,
1570                                         struct ext4_buddy *e4b)
1571 {
1572         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1573         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1574
1575         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1576         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1577         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1578         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1579
1580         ac->ac_found++;
1581
1582         /*
1583          * The special case - take what you catch first
1584          */
1585         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1586                 *bex = *ex;
1587                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1588                 return;
1589         }
1590
1591         /*
1592          * Let's check whether the chuck is good enough
1593          */
1594         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1595                 *bex = *ex;
1596                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1597                 return;
1598         }
1599
1600         /*
1601          * If this is first found extent, just store it in the context
1602          */
1603         if (bex->fe_len == 0) {
1604                 *bex = *ex;
1605                 return;
1606         }
1607
1608         /*
1609          * If new found extent is better, store it in the context
1610          */
1611         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1612                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1613                  * larger than previous best one is better */
1614                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1615                         *bex = *ex;
1616         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1617                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1618                  * an extent that still satisfy the request, but is
1619                  * smaller than previous one */
1620                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1621                         *bex = *ex;
1622         }
1623
1624         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1625 }
1626
1627 static noinline_for_stack
1628 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1629                                         struct ext4_buddy *e4b)
1630 {
1631         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1632         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1633         int max;
1634         int err;
1635
1636         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1637         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1638         if (err)
1639                 return err;
1640
1641         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1642         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1643
1644         if (max > 0) {
1645                 ac->ac_b_ex = ex;
1646                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1647         }
1648
1649         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1650         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1651
1652         return 0;
1653 }
1654
1655 static noinline_for_stack
1656 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1657                                 struct ext4_buddy *e4b)
1658 {
1659         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1660         int max;
1661         int err;
1662         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1663         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1664         struct ext4_free_extent ex;
1665
1666         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1667                 return 0;
1668         if (grp->bb_free == 0)
1669                 return 0;
1670
1671         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1672         if (err)
1673                 return err;
1674
1675         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1676         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1677                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1678
1679         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1680                 ext4_fsblk_t start;
1681
1682                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1683                         ex.fe_start;
1684                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1685                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1686                         ac->ac_found++;
1687                         ac->ac_b_ex = ex;
1688                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1689                 }
1690         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1691                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1692                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1693                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1694                 ac->ac_found++;
1695                 ac->ac_b_ex = ex;
1696                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1697         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1698                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1699                  * number of blocks to an existing extent */
1700                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1701                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1702                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1703                 ac->ac_found++;
1704                 ac->ac_b_ex = ex;
1705                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1706         }
1707         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1708         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1709
1710         return 0;
1711 }
1712
1713 /*
1714  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1715  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1716  */
1717 static noinline_for_stack
1718 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1719                                         struct ext4_buddy *e4b)
1720 {
1721         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1722         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1723         void *buddy;
1724         int i;
1725         int k;
1726         int max;
1727
1728         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1729         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1730                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1731                         continue;
1732
1733                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1734                 BUG_ON(buddy == NULL);
1735
1736                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1737                 BUG_ON(k >= max);
1738
1739                 ac->ac_found++;
1740
1741                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1742                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1743                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1744
1745                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1746
1747                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1748
1749                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1750                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1751
1752                 break;
1753         }
1754 }
1755
1756 /*
1757  * The routine scans the group and measures all found extents.
1758  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1759  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1760  */
1761 static noinline_for_stack
1762 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1763                                         struct ext4_buddy *e4b)
1764 {
1765         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1766         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1767         struct ext4_free_extent ex;
1768         int i;
1769         int free;
1770
1771         free = e4b->bd_info->bb_free;
1772         BUG_ON(free <= 0);
1773
1774         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1775
1776         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1777                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1778                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1779                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1780                         /*
1781                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1782                          * free blocks even though group info says we
1783                          * we have free blocks
1784                          */
1785                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1786                                         "%d free clusters as per "
1787                                         "group info. But bitmap says 0",
1788                                         free);
1789                         break;
1790                 }
1791
1792                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1793                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1794                 if (free < ex.fe_len) {
1795                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1796                                         "%d free clusters as per "
1797                                         "group info. But got %d blocks",
1798                                         free, ex.fe_len);
1799                         /*
1800                          * The number of free blocks differs. This mostly
1801                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1802                          * without claiming the space.
1803                          */
1804                         break;
1805                 }
1806
1807                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1808
1809                 i += ex.fe_len;
1810                 free -= ex.fe_len;
1811         }
1812
1813         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1814 }
1815
1816 /*
1817  * This is a special case for storages like raid5
1818  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1819  */
1820 static noinline_for_stack
1821 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1822                                  struct ext4_buddy *e4b)
1823 {
1824         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1825         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1826         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1827         struct ext4_free_extent ex;
1828         ext4_fsblk_t first_group_block;
1829         ext4_fsblk_t a;
1830         ext4_grpblk_t i;
1831         int max;
1832
1833         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1834
1835         /* find first stripe-aligned block in group */
1836         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1837
1838         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1839         do_div(a, sbi->s_stripe);
1840         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1841
1842         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1843                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1844                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
1845                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1846                                 ac->ac_found++;
1847                                 ac->ac_b_ex = ex;
1848                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1849                                 break;
1850                         }
1851                 }
1852                 i += sbi->s_stripe;
1853         }
1854 }
1855
1856 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1857 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1858                                 ext4_group_t group, int cr)
1859 {
1860         unsigned free, fragments;
1861         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1862         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1863
1864         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1865
1866         free = grp->bb_free;
1867         if (free == 0)
1868                 return 0;
1869         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
1870                 return 0;
1871
1872         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1873         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1874                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1875                 if (ret)
1876                         return 0;
1877         }
1878
1879         fragments = grp->bb_fragments;
1880         if (fragments == 0)
1881                 return 0;
1882
1883         switch (cr) {
1884         case 0:
1885                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
1886
1887                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1888                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1889                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1890                     ((group % flex_size) == 0))
1891                         return 0;
1892
1893                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
1894                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1895                         return 1;
1896
1897                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
1898                         return 0;
1899
1900                 return 1;
1901         case 1:
1902                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1903                         return 1;
1904                 break;
1905         case 2:
1906                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1907                         return 1;
1908                 break;
1909         case 3:
1910                 return 1;
1911         default:
1912                 BUG();
1913         }
1914
1915         return 0;
1916 }
1917
1918 static noinline_for_stack int
1919 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
1920 {
1921         ext4_group_t ngroups, group, i;
1922         int cr;
1923         int err = 0;
1924         struct ext4_sb_info *sbi;
1925         struct super_block *sb;
1926         struct ext4_buddy e4b;
1927
1928         sb = ac->ac_sb;
1929         sbi = EXT4_SB(sb);
1930         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1931         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
1932         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
1933                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
1934
1935         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1936
1937         /* first, try the goal */
1938         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
1939         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1940                 goto out;
1941
1942         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
1943                 goto out;
1944
1945         /*
1946          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
1947          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
1948          * try exact allocation using buddy.
1949          */
1950         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
1951         ac->ac_2order = 0;
1952         /*
1953          * We search using buddy data only if the order of the request
1954          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
1955          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
1956          */
1957         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
1958                 /*
1959                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
1960                  */
1961                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
1962                         ac->ac_2order = i - 1;
1963         }
1964
1965         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
1966         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1967                 /* TBD: may be hot point */
1968                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1969                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
1970                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
1971                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1972         }
1973
1974         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
1975         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
1976         /*
1977          * cr == 0 try to get exact allocation,
1978          * cr == 3  try to get anything
1979          */
1980 repeat:
1981         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
1982                 ac->ac_criteria = cr;
1983                 /*
1984                  * searching for the right group start
1985                  * from the goal value specified
1986                  */
1987                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1988
1989                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
1990                         if (group == ngroups)
1991                                 group = 0;
1992
1993                         /* This now checks without needing the buddy page */
1994                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
1995                                 continue;
1996
1997                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
1998                         if (err)
1999                                 goto out;
2000
2001                         ext4_lock_group(sb, group);
2002
2003                         /*
2004                          * We need to check again after locking the
2005                          * block group
2006                          */
2007                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2008                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2009                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2010                                 continue;
2011                         }
2012
2013                         ac->ac_groups_scanned++;
2014                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2015                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2016                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2017                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2018                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2019                         else
2020                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2021
2022                         ext4_unlock_group(sb, group);
2023                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2024
2025                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2026                                 break;
2027                 }
2028         }
2029
2030         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2031             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2032                 /*
2033                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2034                  * the best chunk we've found so far
2035                  */
2036
2037                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2038                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2039                         /*
2040                          * Someone more lucky has already allocated it.
2041                          * The only thing we can do is just take first
2042                          * found block(s)
2043                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2044                          */
2045                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2046                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2047                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2048                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2049                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2050                         cr = 3;
2051                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2052                         goto repeat;
2053                 }
2054         }
2055 out:
2056         return err;
2057 }
2058
2059 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2060 {
2061         struct super_block *sb = seq->private;
2062         ext4_group_t group;
2063
2064         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2065                 return NULL;
2066         group = *pos + 1;
2067         return (void *) ((unsigned long) group);
2068 }
2069
2070 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2071 {
2072         struct super_block *sb = seq->private;
2073         ext4_group_t group;
2074
2075         ++*pos;
2076         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2077                 return NULL;
2078         group = *pos + 1;
2079         return (void *) ((unsigned long) group);
2080 }
2081
2082 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2083 {
2084         struct super_block *sb = seq->private;
2085         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2086         int i;
2087         int err, buddy_loaded = 0;
2088         struct ext4_buddy e4b;
2089         struct ext4_group_info *grinfo;
2090         struct sg {
2091                 struct ext4_group_info info;
2092                 ext4_grpblk_t counters[16];
2093         } sg;
2094
2095         group--;
2096         if (group == 0)
2097                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2098                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2099                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2100                            "group", "free", "frags", "first",
2101                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2102                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2103
2104         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2105                 sizeof(struct ext4_group_info);
2106         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2107         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2108         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2109                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2110                 if (err) {
2111                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2112                         return 0;
2113                 }
2114                 buddy_loaded = 1;
2115         }
2116
2117         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2118
2119         if (buddy_loaded)
2120                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2121
2122         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2123                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2124         for (i = 0; i <= 13; i++)
2125                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2126                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2127         seq_printf(seq, " ]\n");
2128
2129         return 0;
2130 }
2131
2132 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2133 {
2134 }
2135
2136 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2137         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2138         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2139         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2140         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2141 };
2142
2143 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2144 {
2145         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2146         int rc;
2147
2148         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2149         if (rc == 0) {
2150                 struct seq_file *m = file->private_data;
2151                 m->private = sb;
2152         }
2153         return rc;
2154
2155 }
2156
2157 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2158         .owner          = THIS_MODULE,
2159         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2160         .read           = seq_read,
2161         .llseek         = seq_lseek,
2162         .release        = seq_release,
2163 };
2164
2165 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2166 {
2167         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2168         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2169
2170         BUG_ON(!cachep);
2171         return cachep;
2172 }
2173
2174 /*
2175  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2176  * of groups
2177  */
2178 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2179 {
2180         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2181         unsigned size;
2182         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2183
2184         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2185                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2186         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2187                 return 0;
2188
2189         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2190         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2191         if (!new_groupinfo) {
2192                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2193                 return -ENOMEM;
2194         }
2195         if (sbi->s_group_info) {
2196                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2197                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2198                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2199         }
2200         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2201         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2202         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2203                    sbi->s_group_info_size);
2204         return 0;
2205 }
2206
2207 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2208 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2209                           struct ext4_group_desc *desc)
2210 {
2211         int i;
2212         int metalen = 0;
2213         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2214         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2215         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2216
2217         /*
2218          * First check if this group is the first of a reserved block.
2219          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2220          * to ext4_group_info structures
2221          */
2222         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2223                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2224                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2225                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2226                 if (meta_group_info == NULL) {
2227                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2228                                  "for a buddy group");
2229                         goto exit_meta_group_info;
2230                 }
2231                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2232                         meta_group_info;
2233         }
2234
2235         meta_group_info =
2236                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2237         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2238
2239         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL);
2240         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2241                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2242                 goto exit_group_info;
2243         }
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_clusters_after_init(sb, group, desc);
2254         } else {
2255                 meta_group_info[i]->bb_free =
2256                         ext4_free_group_clusters(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                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2285         }
2286 exit_meta_group_info:
2287         return -ENOMEM;
2288 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2289
2290 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2291 {
2292         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2293         ext4_group_t i;
2294         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2295         int err;
2296         struct ext4_group_desc *desc;
2297         struct kmem_cache *cachep;
2298
2299         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2300         if (err)
2301                 return err;
2302
2303         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2304         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2305                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2306                 goto err_freesgi;
2307         }
2308         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2309          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2310          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2311          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2312         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2313         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2314         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2315                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2316                 if (desc == NULL) {
2317                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2318                         goto err_freebuddy;
2319                 }
2320                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2321                         goto err_freebuddy;
2322         }
2323
2324         return 0;
2325
2326 err_freebuddy:
2327         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2328         while (i-- > 0)
2329                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2330         i = sbi->s_group_info_size;
2331         while (i-- > 0)
2332                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2333         iput(sbi->s_buddy_cache);
2334 err_freesgi:
2335         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2336         return -ENOMEM;
2337 }
2338
2339 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2340 {
2341         int i;
2342
2343         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2344                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2345                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2346                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2347         }
2348 }
2349
2350 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2351 {
2352         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2353         int slab_size;
2354         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2355         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2356         struct kmem_cache *cachep;
2357
2358         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2359                 return -EINVAL;
2360
2361         if (unlikely(cache_index < 0))
2362                 cache_index = 0;
2363
2364         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2365         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2366                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2367                 return 0;       /* Already created */
2368         }
2369
2370         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2371                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2372
2373         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2374                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2375                                         NULL);
2376
2377         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2378
2379         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2380         if (!cachep) {
2381                 printk(KERN_EMERG
2382                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2383                 return -ENOMEM;
2384         }
2385
2386         return 0;
2387 }
2388
2389 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2390 {
2391         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2392         unsigned i, j;
2393         unsigned offset;
2394         unsigned max;
2395         int ret;
2396
2397         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2398
2399         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2400         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2401                 ret = -ENOMEM;
2402                 goto out;
2403         }
2404
2405         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2406         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2407         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2408                 ret = -ENOMEM;
2409                 goto out;
2410         }
2411
2412         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2413         if (ret < 0)
2414                 goto out;
2415
2416         /* order 0 is regular bitmap */
2417         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2418         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2419
2420         i = 1;
2421         offset = 0;
2422         max = sb->s_blocksize << 2;
2423         do {
2424                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2425                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2426                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2427                 max = max >> 1;
2428                 i++;
2429         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2430
2431         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2432         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2433
2434         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2435         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2436         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2437         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2438         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2439         /*
2440          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2441          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2442          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2443          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2444          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2445          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2446          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2447          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2448          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2449          * which seems reasonable as a default.
2450          */
2451         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2452                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2453         /*
2454          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2455          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2456          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2457          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2458          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2459          * the stripes.
2460          */
2461         if (sbi->s_stripe > 1) {
2462                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2463                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2464         }
2465
2466         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2467         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2468                 ret = -ENOMEM;
2469                 goto out_free_groupinfo_slab;
2470         }
2471         for_each_possible_cpu(i) {
2472                 struct ext4_locality_group *lg;
2473                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2474                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2475                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2476                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2477                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2478         }
2479
2480         /* init file for buddy data */
2481         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2482         if (ret != 0)
2483                 goto out_free_locality_groups;
2484
2485         if (sbi->s_proc)
2486                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2487                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2488
2489         return 0;
2490
2491 out_free_locality_groups:
2492         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2493         sbi->s_locality_groups = NULL;
2494 out_free_groupinfo_slab:
2495         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2496 out:
2497         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2498         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2499         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2500         sbi->s_mb_maxs = NULL;
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_proc)
2532                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2533
2534         if (sbi->s_group_info) {
2535                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2536                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2537 #ifdef DOUBLE_CHECK
2538                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2539 #endif
2540                         ext4_lock_group(sb, i);
2541                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2542                         ext4_unlock_group(sb, i);
2543                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2544                 }
2545                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2546                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2547                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2548                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2549                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2550                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2551         }
2552         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2553         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2554         if (sbi->s_buddy_cache)
2555                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2556         if (sbi->s_mb_stats) {
2557                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2558                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2559                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2560                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2561                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2562                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2563                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2564                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2565                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2566                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2567                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2568                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2569                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2570                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2571                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2572                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2573                                 sbi->s_mb_generation_time);
2574                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2575                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2576                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2577                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2578         }
2579
2580         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2581
2582         return 0;
2583 }
2584
2585 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2586                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2587 {
2588         ext4_fsblk_t discard_block;
2589
2590         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2591                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2592         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2593         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2594                         (unsigned long long) discard_block, count);
2595         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2596 }
2597
2598 /*
2599  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2600  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2601  */
2602 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2603                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2604                                     int rc)
2605 {
2606         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2607         struct ext4_buddy e4b;
2608         struct ext4_group_info *db;
2609         int err, count = 0, count2 = 0;
2610
2611         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2612                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2613
2614         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2615                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2616                                          entry->efd_start_cluster,
2617                                          entry->efd_count);
2618                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2619                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2620                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2621                                  " with %d", entry->efd_group,
2622                                  entry->efd_start_cluster,
2623                                  entry->efd_count, err);
2624         }
2625
2626         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2627         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2628         BUG_ON(err != 0);
2629
2630
2631         db = e4b.bd_info;
2632         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2633         count += entry->efd_count;
2634         count2++;
2635         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2636         /* Take it out of per group rb tree */
2637         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2638         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2639
2640         /*
2641          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2642          * ext4_trim_fs can trim it.
2643          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2644          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2645          */
2646         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2647                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2648
2649         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2650                 /* No more items in the per group rb tree
2651                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2652                  */
2653                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2654                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2655         }
2656         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2657         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2658         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2659
2660         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2661 }
2662
2663 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2664 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2665
2666 static struct dentry *debugfs_dir;
2667 static struct dentry *debugfs_debug;
2668
2669 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2670 {
2671         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2672         if (debugfs_dir)
2673                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2674                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2675                                                   debugfs_dir,
2676                                                   &mb_enable_debug);
2677 }
2678
2679 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2680 {
2681         debugfs_remove(debugfs_debug);
2682         debugfs_remove(debugfs_dir);
2683 }
2684
2685 #else
2686
2687 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2688 {
2689 }
2690
2691 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2692 {
2693 }
2694
2695 #endif
2696
2697 int __init ext4_init_mballoc(void)
2698 {
2699         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2700                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2701         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2702                 return -ENOMEM;
2703
2704         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2705                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2706         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2707                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2708                 return -ENOMEM;
2709         }
2710
2711         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2712                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2713         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2714                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2715                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2716                 return -ENOMEM;
2717         }
2718         ext4_create_debugfs_entry();
2719         return 0;
2720 }
2721
2722 void ext4_exit_mballoc(void)
2723 {
2724         /*
2725          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2726          * before destroying the slab cache.
2727          */
2728         rcu_barrier();
2729         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2730         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2731         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2732         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2733         ext4_remove_debugfs_entry();
2734 }
2735
2736
2737 /*
2738  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2739  * Returns 0 if success or error code
2740  */
2741 static noinline_for_stack int
2742 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2743                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2744 {
2745         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2746         struct ext4_group_desc *gdp;
2747         struct buffer_head *gdp_bh;
2748         struct ext4_sb_info *sbi;
2749         struct super_block *sb;
2750         ext4_fsblk_t block;
2751         int err, len;
2752
2753         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2754         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2755
2756         sb = ac->ac_sb;
2757         sbi = EXT4_SB(sb);
2758
2759         err = -EIO;
2760         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2761         if (!bitmap_bh)
2762                 goto out_err;
2763
2764         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2765         if (err)
2766                 goto out_err;
2767
2768         err = -EIO;
2769         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2770         if (!gdp)
2771                 goto out_err;
2772
2773         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2774                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2775
2776         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2777         if (err)
2778                 goto out_err;
2779
2780         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2781
2782         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2783         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2784                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2785                            "fs metadata", block, block+len);
2786                 /* File system mounted not to panic on error
2787                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2788                  * We leak some of the blocks here.
2789                  */
2790                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2791                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2792                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2793                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2794                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2795                 if (!err)
2796                         err = -EAGAIN;
2797                 goto out_err;
2798         }
2799
2800         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2801 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2802         {
2803                 int i;
2804                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2805                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2806                                                 bitmap_bh->b_data));
2807                 }
2808         }
2809 #endif
2810         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2811                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2812         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2813                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2814                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2815                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2816                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2817         }
2818         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2819         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2820         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2821         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2822
2823         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2824         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2825         /*
2826          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2827          */
2828         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2829                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2830                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2831                                    reserv_clstrs);
2832
2833         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2834                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2835                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2836                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2837                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2838         }
2839
2840         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2841         if (err)
2842                 goto out_err;
2843         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2844
2845 out_err:
2846         brelse(bitmap_bh);
2847         return err;
2848 }
2849
2850 /*
2851  * here we normalize request for locality group
2852  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2853  * s_strip if we set the same via mount option.
2854  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2855  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2856  *
2857  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2858  */
2859 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2860 {
2861         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2862         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2863
2864         BUG_ON(lg == NULL);
2865         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2866         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2867                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2868 }
2869
2870 /*
2871  * Normalization means making request better in terms of
2872  * size and alignment
2873  */
2874 static noinline_for_stack void
2875 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2876                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2877 {
2878         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2879         int bsbits, max;
2880         ext4_lblk_t end;
2881         loff_t size, start_off;
2882         loff_t orig_size __maybe_unused;
2883         ext4_lblk_t start;
2884         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2885         struct ext4_prealloc_space *pa;
2886
2887         /* do normalize only data requests, metadata requests
2888            do not need preallocation */
2889         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2890                 return;
2891
2892         /* sometime caller may want exact blocks */
2893         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2894                 return;
2895
2896         /* caller may indicate that preallocation isn't
2897          * required (it's a tail, for example) */
2898         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2899                 return;
2900
2901         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2902                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2903                 return ;
2904         }
2905
2906         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2907
2908         /* first, let's learn actual file size
2909          * given current request is allocated */
2910         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
2911         size = size << bsbits;
2912         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2913                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2914         orig_size = size;
2915
2916         /* max size of free chunks */
2917         max = 2 << bsbits;
2918
2919 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2920                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2921
2922         /* first, try to predict filesize */
2923         /* XXX: should this table be tunable? */
2924         start_off = 0;
2925         if (size <= 16 * 1024) {
2926                 size = 16 * 1024;
2927         } else if (size <= 32 * 1024) {
2928                 size = 32 * 1024;
2929         } else if (size <= 64 * 1024) {
2930                 size = 64 * 1024;
2931         } else if (size <= 128 * 1024) {
2932                 size = 128 * 1024;
2933         } else if (size <= 256 * 1024) {
2934                 size = 256 * 1024;
2935         } else if (size <= 512 * 1024) {
2936                 size = 512 * 1024;
2937         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2938                 size = 1024 * 1024;
2939         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2940                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2941                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2942                 size = 2 * 1024 * 1024;
2943         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2944                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2945                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2946                 size = 4 * 1024 * 1024;
2947         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2948                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2949                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2950                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2951                 size = 8 * 1024 * 1024;
2952         } else {
2953                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2954                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2955         }
2956         size = size >> bsbits;
2957         start = start_off >> bsbits;
2958
2959         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
2960         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
2961                 size -= ar->lleft + 1 - start;
2962                 start = ar->lleft + 1;
2963         }
2964         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
2965                 size -= start + size - ar->lright;
2966
2967         end = start + size;
2968
2969         /* check we don't cross already preallocated blocks */
2970         rcu_read_lock();
2971         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2972                 ext4_lblk_t pa_end;
2973
2974                 if (pa->pa_deleted)
2975                         continue;
2976                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2977                 if (pa->pa_deleted) {
2978                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2979                         continue;
2980                 }
2981
2982                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
2983                                                   pa->pa_len);
2984
2985                 /* PA must not overlap original request */
2986                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
2987                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
2988
2989                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
2990                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
2991                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2992                         continue;
2993                 }
2994                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
2995
2996                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
2997                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2998                         BUG_ON(pa_end < start);
2999                         start = pa_end;
3000                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3001                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3002                         end = pa->pa_lstart;
3003                 }
3004                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3005         }
3006         rcu_read_unlock();
3007         size = end - start;
3008
3009         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3010         rcu_read_lock();
3011         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3012                 ext4_lblk_t pa_end;
3013
3014                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3015                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3016                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3017                                                           pa->pa_len);
3018                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3019                 }
3020                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3021         }
3022         rcu_read_unlock();
3023
3024         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3025                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3026                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3027                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3028                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3029                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3030         }
3031         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3032                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3033         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3034
3035         /* now prepare goal request */
3036
3037         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3038          * placement or satisfy big request as is */
3039         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3040         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3041
3042         /* define goal start in order to merge */
3043         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3044                 /* merge to the right */
3045                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3046                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3047                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3048                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3049         }
3050         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3051                 /* merge to the left */
3052                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3053                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3054                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3055                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3056         }
3057
3058         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3059                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3060 }
3061
3062 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3063 {
3064         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3065
3066         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3067                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3068                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3069                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3070                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3071                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3072                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3073                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3074                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3075                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3076                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3077         }
3078
3079         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3080                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3081         else
3082                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3083 }
3084
3085 /*
3086  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3087  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3088  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3089  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3090  */
3091 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3092 {
3093         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3094
3095         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3096                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3097 }
3098
3099 /*
3100  * use blocks preallocated to inode
3101  */
3102 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3103                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3104 {
3105         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3106         ext4_fsblk_t start;
3107         ext4_fsblk_t end;
3108         int len;
3109
3110         /* found preallocated blocks, use them */
3111         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3112         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3113                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3114         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3115         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3116                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3117         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3118         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3119         ac->ac_pa = pa;
3120
3121         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3122         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3123         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3124         pa->pa_free -= len;
3125
3126         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3127 }
3128
3129 /*
3130  * use blocks preallocated to locality group
3131  */
3132 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3133                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3134 {
3135         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3136
3137         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3138                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3139                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3140         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3141         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3142         ac->ac_pa = pa;
3143
3144         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3145          * possible race when the group is being loaded concurrently
3146          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3147          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3148          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3149          */
3150         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3151 }
3152
3153 /*
3154  * Return the prealloc space that have minimal distance
3155  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3156  * space that is having currently known minimal distance
3157  * from the goal block.
3158  */
3159 static struct ext4_prealloc_space *
3160 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3161                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3162                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3163 {
3164         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3165
3166         if (cpa == NULL) {
3167                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3168                 return pa;
3169         }
3170         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3171         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3172
3173         if (cur_distance <= new_distance)
3174                 return cpa;
3175
3176         /* drop the previous reference */
3177         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3178         atomic_inc(&pa->pa_count);
3179         return pa;
3180 }
3181
3182 /*
3183  * search goal blocks in preallocated space
3184  */
3185 static noinline_for_stack int
3186 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3187 {
3188         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3189         int order, i;
3190         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3191         struct ext4_locality_group *lg;
3192         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3193         ext4_fsblk_t goal_block;
3194
3195         /* only data can be preallocated */
3196         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3197                 return 0;
3198
3199         /* first, try per-file preallocation */
3200         rcu_read_lock();
3201         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3202
3203                 /* all fields in this condition don't change,
3204                  * so we can skip locking for them */
3205                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3206                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3207                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3208                         continue;
3209
3210                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3211                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3212                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3213                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3214                         continue;
3215
3216                 /* found preallocated blocks, use them */
3217                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3218                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3219                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3220                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3221                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3222                         ac->ac_criteria = 10;
3223                         rcu_read_unlock();
3224                         return 1;
3225                 }
3226                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3227         }
3228         rcu_read_unlock();
3229
3230         /* can we use group allocation? */
3231         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3232                 return 0;
3233
3234         /* inode may have no locality group for some reason */
3235         lg = ac->ac_lg;
3236         if (lg == NULL)
3237                 return 0;
3238         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3239         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3240                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3241                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3242
3243         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3244         /*
3245          * search for the prealloc space that is having
3246          * minimal distance from the goal block.
3247          */
3248         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3249                 rcu_read_lock();
3250                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3251                                         pa_inode_list) {
3252                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3253                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3254                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3255
3256                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3257                                                                 pa, cpa);
3258                         }
3259                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3260                 }
3261                 rcu_read_unlock();
3262         }
3263         if (cpa) {
3264                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3265                 ac->ac_criteria = 20;
3266                 return 1;
3267         }
3268         return 0;
3269 }
3270
3271 /*
3272  * the function goes through all block freed in the group
3273  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3274  * buddy must be generated from this bitmap
3275  * Need to be called with the ext4 group lock held
3276  */
3277 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3278                                                 ext4_group_t group)
3279 {
3280         struct rb_node *n;
3281         struct ext4_group_info *grp;
3282         struct ext4_free_data *entry;
3283
3284         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3285         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3286
3287         while (n) {
3288                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3289                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3290                 n = rb_next(n);
3291         }
3292         return;
3293 }
3294
3295 /*
3296  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3297  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3298  * Need to be called with ext4 group lock held
3299  */
3300 static noinline_for_stack
3301 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3302                                         ext4_group_t group)
3303 {
3304         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3305         struct ext4_prealloc_space *pa;
3306         struct list_head *cur;
3307         ext4_group_t groupnr;
3308         ext4_grpblk_t start;
3309         int preallocated = 0;
3310         int len;
3311
3312         /* all form of preallocation discards first load group,
3313          * so the only competing code is preallocation use.
3314          * we don't need any locking here
3315          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3316          * otherwise we could leave used blocks available for
3317          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3318          * is dropping preallocation
3319          */
3320         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3321                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3322                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3323                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3324                                              &groupnr, &start);
3325                 len = pa->pa_len;
3326                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3327                 if (unlikely(len == 0))
3328                         continue;
3329                 BUG_ON(groupnr != group);
3330                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3331                 preallocated += len;
3332         }
3333         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3334 }
3335
3336 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3337 {
3338         struct ext4_prealloc_space *pa;
3339         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3340         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3341 }
3342
3343 /*
3344  * drops a reference to preallocated space descriptor
3345  * if this was the last reference and the space is consumed
3346  */
3347 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3348                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3349 {
3350         ext4_group_t grp;
3351         ext4_fsblk_t grp_blk;
3352
3353         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3354                 return;
3355
3356         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3357         spin_lock(&pa->pa_lock);
3358         if (pa->pa_deleted == 1) {
3359                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3360                 return;
3361         }
3362
3363         pa->pa_deleted = 1;
3364         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3365
3366         grp_blk = pa->pa_pstart;
3367         /*
3368          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3369          * next group when pa is used up
3370          */
3371         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3372                 grp_blk--;
3373
3374         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3375
3376         /*
3377          * possible race:
3378          *
3379          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3380          *                                      find block B in PA
3381          *  copy on-disk bitmap to buddy
3382          *                                      mark B in on-disk bitmap
3383          *                                      drop PA from group
3384          *  mark all PAs in buddy
3385          *
3386          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3387          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3388          * against that pair
3389          */
3390         ext4_lock_group(sb, grp);
3391         list_del(&pa->pa_group_list);
3392         ext4_unlock_group(sb, grp);
3393
3394         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3395         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3396         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3397
3398         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3399 }
3400
3401 /*
3402  * creates new preallocated space for given inode
3403  */
3404 static noinline_for_stack int
3405 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3406 {
3407         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3408         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3409         struct ext4_prealloc_space *pa;
3410         struct ext4_group_info *grp;
3411         struct ext4_inode_info *ei;
3412
3413         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3414         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3415         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3416         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3417
3418         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3419         if (pa == NULL)
3420                 return -ENOMEM;
3421
3422         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3423                 int winl;
3424                 int wins;
3425                 int win;
3426                 int offs;
3427
3428                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3429                  * so, found space must get proper lstart
3430                  * to cover original request */
3431                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3432                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3433
3434                 /* we're limited by original request in that
3435                  * logical block must be covered any way
3436                  * winl is window we can move our chunk within */
3437                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3438
3439                 /* also, we should cover whole original request */
3440                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3441
3442                 /* the smallest one defines real window */
3443                 win = min(winl, wins);
3444
3445                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3446                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3447                 if (offs && offs < win)
3448                         win = offs;
3449
3450                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3451                         EXT4_B2C(sbi, win);
3452                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3453                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3454         }
3455
3456         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3457          * allocated blocks for history */
3458         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3459
3460         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3461         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3462         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3463         pa->pa_free = pa->pa_len;
3464         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3465         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3466         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3467         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3468         pa->pa_deleted = 0;
3469         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3470
3471         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3472                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3473         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3474
3475         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3476         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3477
3478         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3479         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3480
3481         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3482         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3483
3484         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3485         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3486         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3487
3488         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3489         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3490         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3491
3492         return 0;
3493 }
3494
3495 /*
3496  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3497  */
3498 static noinline_for_stack int
3499 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3500 {
3501         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3502         struct ext4_locality_group *lg;
3503         struct ext4_prealloc_space *pa;
3504         struct ext4_group_info *grp;
3505
3506         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3507         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3508         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3509         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3510
3511         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3512         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3513         if (pa == NULL)
3514                 return -ENOMEM;
3515
3516         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3517          * allocated blocks for history */
3518         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3519
3520         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3521         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3522         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3523         pa->pa_free = pa->pa_len;
3524         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3525         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3526         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3527         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3528         pa->pa_deleted = 0;
3529         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3530
3531         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3532                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3533         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3534
3535         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3536         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3537
3538         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3539         lg = ac->ac_lg;
3540         BUG_ON(lg == NULL);
3541
3542         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3543         pa->pa_inode = NULL;
3544
3545         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3546         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3547         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3548
3549         /*
3550          * We will later add the new pa to the right bucket
3551          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3552          */
3553         return 0;
3554 }
3555
3556 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3557 {
3558         int err;
3559
3560         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3561                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3562         else
3563                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3564         return err;
3565 }
3566
3567 /*
3568  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3569  * in-core bitmap and buddy.
3570  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3571  * nobody else can find/use it.
3572  * the caller MUST hold group/inode locks.
3573  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3574  */
3575 static noinline_for_stack int
3576 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3577                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3578 {
3579         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3580         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3581         unsigned int end;
3582         unsigned int next;
3583         ext4_group_t group;
3584         ext4_grpblk_t bit;
3585         unsigned long long grp_blk_start;
3586         int err = 0;
3587         int free = 0;
3588
3589         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3590         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3591         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3592         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3593         end = bit + pa->pa_len;
3594
3595         while (bit < end) {
3596                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3597                 if (bit >= end)
3598                         break;
3599                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3600                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3601                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3602                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3603                 free += next - bit;
3604
3605                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3606                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3607                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3608                                                next - bit);
3609                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3610                 bit = next + 1;
3611         }
3612         if (free != pa->pa_free) {
3613                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3614                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3615                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3616                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3617                          (unsigned long) pa->pa_len);
3618                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3619                                         free, pa->pa_free);
3620                 /*
3621                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3622                  * from the bitmap and continue.
3623                  */
3624         }
3625         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3626
3627         return err;
3628 }
3629
3630 static noinline_for_stack int
3631 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3632                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3633 {
3634         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3635         ext4_group_t group;
3636         ext4_grpblk_t bit;
3637
3638         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3639         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3640         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3641         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3642         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3643         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3644         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3645
3646         return 0;
3647 }
3648
3649 /*
3650  * releases all preallocations in given group
3651  *
3652  * first, we need to decide discard policy:
3653  * - when do we discard
3654  *   1) ENOSPC
3655  * - how many do we discard
3656  *   1) how many requested
3657  */
3658 static noinline_for_stack int
3659 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3660                                         ext4_group_t group, int needed)
3661 {
3662         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3663         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3664         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3665         struct list_head list;
3666         struct ext4_buddy e4b;
3667         int err;
3668         int busy = 0;
3669         int free = 0;
3670
3671         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3672
3673         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3674                 return 0;
3675
3676         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3677         if (bitmap_bh == NULL) {
3678                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3679                 return 0;
3680         }
3681
3682         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3683         if (err) {
3684                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3685                 put_bh(bitmap_bh);
3686                 return 0;
3687         }
3688
3689         if (needed == 0)
3690                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3691
3692         INIT_LIST_HEAD(&list);
3693 repeat:
3694         ext4_lock_group(sb, group);
3695         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3696                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3697                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3698                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3699                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3700                         busy = 1;
3701                         continue;
3702                 }
3703                 if (pa->pa_deleted) {
3704                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3705                         continue;
3706                 }
3707
3708                 /* seems this one can be freed ... */
3709                 pa->pa_deleted = 1;
3710
3711                 /* we can trust pa_free ... */
3712                 free += pa->pa_free;
3713
3714                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3715
3716                 list_del(&pa->pa_group_list);
3717                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3718         }
3719
3720         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3721         if (free < needed && busy) {
3722                 busy = 0;
3723                 ext4_unlock_group(sb, group);
3724                 /*
3725                  * Yield the CPU here so that we don't get soft lockup
3726                  * in non preempt case.
3727                  */
3728                 yield();
3729                 goto repeat;
3730         }
3731
3732         /* found anything to free? */
3733         if (list_empty(&list)) {
3734                 BUG_ON(free != 0);
3735                 goto out;
3736         }
3737
3738         /* now free all selected PAs */
3739         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3740
3741                 /* remove from object (inode or locality group) */
3742                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3743                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3744                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3745
3746                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3747                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3748                 else
3749                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3750
3751                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3752                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3753         }
3754
3755 out:
3756         ext4_unlock_group(sb, group);
3757         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3758         put_bh(bitmap_bh);
3759         return free;
3760 }
3761
3762 /*
3763  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3764  *
3765  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3766  * We don't want another block to be served from the prealloc
3767  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3768  *
3769  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3770  */
3771 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3772 {
3773         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3774         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3775         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3776         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3777         ext4_group_t group = 0;
3778         struct list_head list;
3779         struct ext4_buddy e4b;
3780         int err;
3781
3782         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3783                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3784                 return;
3785         }
3786
3787         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3788         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3789
3790         INIT_LIST_HEAD(&list);
3791
3792 repeat:
3793         /* first, collect all pa's in the inode */
3794         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3795         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3796                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3797                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3798                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3799                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3800                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3801                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3802                          * use preallocation while we're discarding it */
3803                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3804                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3805                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3806                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3807                         WARN_ON(1);
3808                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3809                         goto repeat;
3810
3811                 }
3812                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3813                         pa->pa_deleted = 1;
3814                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3815                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3816                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3817                         continue;
3818                 }
3819
3820                 /* someone is deleting pa right now */
3821                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3822                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3823
3824                 /* we have to wait here because pa_deleted
3825                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3826                  * the list. as we might be called from
3827                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3828                  * and concurrent thread which is unlinking
3829                  * pa from inode's list may access already
3830                  * freed memory, bad-bad-bad */
3831
3832                 /* XXX: if this happens too often, we can
3833                  * add a flag to force wait only in case
3834                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3835                  * regular truncate */
3836                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3837                 goto repeat;
3838         }
3839         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3840
3841         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3842                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3843                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3844
3845                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3846                 if (err) {
3847                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3848                                         group);
3849                         continue;
3850                 }
3851
3852                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3853                 if (bitmap_bh == NULL) {
3854                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3855                                         group);
3856                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3857                         continue;
3858                 }
3859
3860                 ext4_lock_group(sb, group);
3861                 list_del(&pa->pa_group_list);
3862                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3863                 ext4_unlock_group(sb, group);
3864
3865                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3866                 put_bh(bitmap_bh);
3867
3868                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3869                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3870         }
3871 }
3872
3873 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3874 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3875 {
3876         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3877         ext4_group_t ngroups, i;
3878
3879         if (!mb_enable_debug ||
3880             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3881                 return;
3882
3883         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
3884                         " Allocation context details:");
3885         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
3886                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3887         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
3888                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3889                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
3890                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3891                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3892                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3893                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3894                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3895                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3896                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3897                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3898                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3899                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3900                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3901                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3902                         (int)ac->ac_criteria);
3903         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%lu scanned, %d found",
3904                  ac->ac_ex_scanned, ac->ac_found);
3905         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
3906         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3907         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3908                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3909                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3910                 ext4_grpblk_t start;
3911                 struct list_head *cur;
3912                 ext4_lock_group(sb, i);
3913                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3914                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3915                                         pa_group_list);
3916                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3917                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3918                                                      NULL, &start);
3919                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3920                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3921                                start, pa->pa_len);
3922                 }
3923                 ext4_unlock_group(sb, i);
3924
3925                 if (grp->bb_free == 0)
3926                         continue;
3927                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3928                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3929         }
3930         printk(KERN_ERR "\n");
3931 }
3932 #else
3933 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3934 {
3935         return;
3936 }
3937 #endif
3938
3939 /*
3940  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3941  * file is determined by the current size or the resulting size after
3942  * allocation which ever is larger
3943  *
3944  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3945  */
3946 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3947 {
3948         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3949         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3950         loff_t size, isize;
3951
3952         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3953                 return;
3954
3955         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3956                 return;
3957
3958         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3959         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3960                 >> bsbits;
3961
3962         if ((size == isize) &&
3963             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3964             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3965                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3966                 return;
3967         }
3968
3969         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
3970                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3971                 return;
3972         }
3973
3974         /* don't use group allocation for large files */
3975         size = max(size, isize);
3976         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
3977                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3978                 return;
3979         }
3980
3981         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
3982         /*
3983          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
3984          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
3985          * request from multiple CPUs.
3986          */
3987         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
3988
3989         /* we're going to use group allocation */
3990         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
3991
3992         /* serialize all allocations in the group */
3993         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
3994 }
3995
3996 static noinline_for_stack int
3997 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
3998                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3999 {
4000         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4001         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4002         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4003         ext4_group_t group;
4004         unsigned int len;
4005         ext4_fsblk_t goal;
4006         ext4_grpblk_t block;
4007
4008         /* we can't allocate > group size */
4009         len = ar->len;
4010
4011         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4012         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4013                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4014
4015         /* start searching from the goal */
4016         goal = ar->goal;
4017         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4018                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4019                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4020         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4021
4022         /* set up allocation goals */
4023         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical & ~(sbi->s_cluster_ratio - 1);
4024         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4025         ac->ac_sb = sb;
4026         ac->ac_inode = ar->inode;
4027         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4028         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4029         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4030         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4031         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4032         ac->ac_flags = ar->flags;
4033
4034         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4035          * locality group. this is a policy, actually */
4036         ext4_mb_group_or_file(ac);
4037
4038         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4039                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4040                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4041                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4042                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4043                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4044                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4045         return 0;
4046
4047 }
4048
4049 static noinline_for_stack void
4050 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4051                                         struct ext4_locality_group *lg,
4052                                         int order, int total_entries)
4053 {
4054         ext4_group_t group = 0;
4055         struct ext4_buddy e4b;
4056         struct list_head discard_list;
4057         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4058
4059         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4060
4061         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4062
4063         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4064         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4065                                                 pa_inode_list) {
4066                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4067                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4068                         /*
4069                          * This is the pa that we just used
4070                          * for block allocation. So don't
4071                          * free that
4072                          */
4073                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4074                         continue;
4075                 }
4076                 if (pa->pa_deleted) {
4077                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4078                         continue;
4079                 }
4080                 /* only lg prealloc space */
4081                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4082
4083                 /* seems this one can be freed ... */
4084                 pa->pa_deleted = 1;
4085                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4086
4087                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4088                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4089
4090                 total_entries--;
4091                 if (total_entries <= 5) {
4092                         /*
4093                          * we want to keep only 5 entries
4094                          * allowing it to grow to 8. This
4095                          * mak sure we don't call discard
4096                          * soon for this list.
4097                          */
4098                         break;
4099                 }
4100         }
4101         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4102
4103         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4104
4105                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4106                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4107                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4108                                         group);
4109                         continue;
4110                 }
4111                 ext4_lock_group(sb, group);
4112                 list_del(&pa->pa_group_list);
4113                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4114                 ext4_unlock_group(sb, group);
4115
4116                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4117                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4118                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4119         }
4120 }
4121
4122 /*
4123  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4124  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4125  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4126  *
4127  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4128  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4129  */
4130
4131 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4132 {
4133         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4134         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4135         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4136         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4137
4138         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4139         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4140                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4141                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4142         /* Add the prealloc space to lg */
4143         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4144         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4145                                                 pa_inode_list) {
4146                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4147                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4148                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4149                         continue;
4150                 }
4151                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4152                         /* Add to the tail of the previous entry */
4153                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4154                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4155                         added = 1;
4156                         /*
4157                          * we want to count the total
4158                          * number of entries in the list
4159                          */
4160                 }
4161                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4162                 lg_prealloc_count++;
4163         }
4164         if (!added)
4165                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4166                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4167         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4168
4169         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4170         if (lg_prealloc_count > 8) {
4171                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4172                                                   order, lg_prealloc_count);
4173                 return;
4174         }
4175         return ;
4176 }
4177
4178 /*
4179  * release all resource we used in allocation
4180  */
4181 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4182 {
4183         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4184         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4185         if (pa) {
4186                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4187                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4188                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4189                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4190                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4191                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4192                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4193                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4194                 }
4195         }
4196         if (pa) {
4197                 /*
4198                  * We want to add the pa to the right bucket.
4199                  * Remove it from the list and while adding
4200                  * make sure the list to which we are adding
4201                  * doesn't grow big.
4202                  */
4203                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4204                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4205                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4206                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4207                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4208                 }
4209                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4210         }
4211         if (ac->ac_bitmap_page)
4212                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4213         if (ac->ac_buddy_page)
4214                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4215         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4216                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4217         ext4_mb_collect_stats(ac);
4218         return 0;
4219 }
4220
4221 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4222 {
4223         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4224         int ret;
4225         int freed = 0;
4226
4227         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4228         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4229                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4230                 freed += ret;
4231                 needed -= ret;
4232         }
4233
4234         return freed;
4235 }
4236
4237 /*
4238  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4239  * it tries to use preallocation first, then falls back
4240  * to usual allocation
4241  */
4242 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4243                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4244 {
4245         int freed;
4246         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4247         struct ext4_sb_info *sbi;
4248         struct super_block *sb;
4249         ext4_fsblk_t block = 0;
4250         unsigned int inquota = 0;
4251         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4252
4253         sb = ar->inode->i_sb;
4254         sbi = EXT4_SB(sb);
4255
4256         trace_ext4_request_blocks(ar);
4257
4258         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4259         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4260                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4261
4262         /*
4263          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4264          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4265          * reserved when data being copied into pagecache.
4266          */
4267         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4268                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4269         else {
4270                 /* Without delayed allocation we need to verify
4271                  * there is enough free blocks to do block allocation
4272                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4273                  */
4274                 while (ar->len &&
4275                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4276
4277                         /* let others to free the space */
4278                         yield();
4279                         ar->len = ar->len >> 1;
4280                 }
4281                 if (!ar->len) {
4282                         *errp = -ENOSPC;
4283                         return 0;
4284                 }
4285                 reserv_clstrs = ar->len;
4286                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4287                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4288                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4289                 } else {
4290                         while (ar->len &&
4291                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4292                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4293
4294                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4295                                 ar->len--;
4296                         }
4297                 }
4298                 inquota = ar->len;
4299                 if (ar->len == 0) {
4300                         *errp = -EDQUOT;
4301                         goto out;
4302                 }
4303         }
4304
4305         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4306         if (!ac) {
4307                 ar->len = 0;
4308                 *errp = -ENOMEM;
4309                 goto out;
4310         }
4311
4312         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4313         if (*errp) {
4314                 ar->len = 0;
4315                 goto out;
4316         }
4317
4318         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4319         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4320                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4321                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4322 repeat:
4323                 /* allocate space in core */
4324                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4325                 if (*errp) {
4326                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4327                         goto errout;
4328                 }
4329
4330                 /* as we've just preallocated more space than
4331                  * user requested orinally, we store allocated
4332                  * space in a special descriptor */
4333                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4334                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4335                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4336         }
4337         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4338                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4339                 if (*errp == -EAGAIN) {
4340                         /*
4341                          * drop the reference that we took
4342                          * in ext4_mb_use_best_found
4343                          */
4344                         ext4_mb_release_context(ac);
4345                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4346                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4347                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4348                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4349                         goto repeat;
4350                 } else if (*errp) {
4351                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4352                         goto errout;
4353                 } else {
4354                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4355                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4356                 }
4357         } else {
4358                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4359                 if (freed)
4360                         goto repeat;
4361                 *errp = -ENOSPC;
4362         }
4363
4364 errout:
4365         if (*errp) {
4366                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4367                 ar->len = 0;
4368                 ext4_mb_show_ac(ac);
4369         }
4370         ext4_mb_release_context(ac);
4371 out:
4372         if (ac)
4373                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4374         if (inquota && ar->len < inquota)
4375                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4376         if (!ar->len) {
4377                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4378                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4379                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4380                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4381                                                 reserv_clstrs);
4382         }
4383
4384         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4385
4386         return block;
4387 }
4388
4389 /*
4390  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4391  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4392  * AND the blocks are associated with the same group.
4393  */
4394 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4395                         struct ext4_free_data *entry2)
4396 {
4397         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4398             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4399             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4400                 return 1;
4401         return 0;
4402 }
4403
4404 static noinline_for_stack int
4405 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4406                       struct ext4_free_data *new_entry)
4407 {
4408         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4409         ext4_grpblk_t cluster;
4410         struct ext4_free_data *entry;
4411         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4412         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4413         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4414         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4415         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4416
4417         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4418         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4419         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4420
4421         new_node = &new_entry->efd_node;
4422         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4423
4424         if (!*n) {
4425                 /* first free block exent. We need to
4426                    protect buddy cache from being freed,
4427                  * otherwise we'll refresh it from
4428                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4429                  * blocks */
4430                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4431                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4432         }
4433         while (*n) {
4434                 parent = *n;
4435                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4436                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4437                         n = &(*n)->rb_left;
4438                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4439                         n = &(*n)->rb_right;
4440                 else {
4441                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4442                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4443                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4444                                 "Block already on to-be-freed list");
4445                         return 0;
4446                 }
4447         }
4448
4449         rb_link_node(new_node, parent, n);
4450         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4451
4452         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4453         node = rb_prev(new_node);
4454         if (node) {
4455                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4456                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4457                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4458                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4459                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4460                         ext4_journal_callback_del(handle, &entry->efd_jce);
4461                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4462                 }
4463         }
4464
4465         node = rb_next(new_node);
4466         if (node) {
4467                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4468                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4469                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4470                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4471                         ext4_journal_callback_del(handle, &entry->efd_jce);
4472                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4473                 }
4474         }
4475         /* Add the extent to transaction's private list */
4476         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4477                                   &new_entry->efd_jce);
4478         return 0;
4479 }
4480
4481 /**
4482  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4483  * @handle:             handle for this transaction
4484  * @inode:              inode
4485  * @block:              start physical block to free
4486  * @count:              number of blocks to count
4487  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4488  */
4489 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4490                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4491                       unsigned long count, int flags)
4492 {
4493         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4494         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4495         struct ext4_group_desc *gdp;
4496         unsigned long freed = 0;
4497         unsigned int overflow;
4498         ext4_grpblk_t bit;
4499         struct buffer_head *gd_bh;
4500         ext4_group_t block_group;
4501         struct ext4_sb_info *sbi;
4502         struct ext4_buddy e4b;
4503         unsigned int count_clusters;
4504         int err = 0;
4505         int ret;
4506
4507         if (bh) {
4508                 if (block)
4509                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4510                 else
4511                         block = bh->b_blocknr;
4512         }
4513
4514         sbi = EXT4_SB(sb);
4515         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4516             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4517                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4518                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4519                 goto error_return;
4520         }
4521
4522         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4523         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4524
4525         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4526                 struct buffer_head *tbh = bh;
4527                 int i;
4528
4529                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4530
4531                 for (i = 0; i < count; i++) {
4532                         if (!bh)
4533                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4534                                                         block + i);
4535                         if (unlikely(!tbh))
4536                                 continue;
4537                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4538                                     inode, tbh, block + i);
4539                 }
4540         }
4541
4542         /*
4543          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4544          * after the transaction is committed, which we can do by
4545          * treating the block as metadata, below.  We make an
4546          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4547          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4548          */
4549         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4550                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4551
4552         /*
4553          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4554          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4555          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4556          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4557          * requested to avoid doing so.
4558          */
4559         overflow = block & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4560         if (overflow) {
4561                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4562                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4563                         block += overflow;
4564                         if (count > overflow)
4565                                 count -= overflow;
4566                         else
4567                                 return;
4568                 } else {
4569                         block -= overflow;
4570                         count += overflow;
4571                 }
4572         }
4573         overflow = count & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4574         if (overflow) {
4575                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4576                         if (count > overflow)
4577                                 count -= overflow;
4578                         else
4579                                 return;
4580                 } else
4581                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4582         }
4583
4584 do_more:
4585         overflow = 0;
4586         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4587
4588         /*
4589          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4590          * boundary.
4591          */
4592         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4593                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4594                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4595                 count -= overflow;
4596         }
4597         count_clusters = EXT4_B2C(sbi, count);
4598         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4599         if (!bitmap_bh) {
4600                 err = -EIO;
4601                 goto error_return;
4602         }
4603         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4604         if (!gdp) {
4605                 err = -EIO;
4606                 goto error_return;
4607         }
4608
4609         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4610             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4611             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4612                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4613             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4614                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4615
4616                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4617                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4618                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4619                 goto error_return;
4620         }
4621
4622         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4623         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4624         if (err)
4625                 goto error_return;
4626
4627         /*
4628          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4629          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4630          * using it
4631          */
4632         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4633         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4634         if (err)
4635                 goto error_return;
4636 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4637         {
4638                 int i;
4639                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4640                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4641         }
4642 #endif
4643         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4644
4645         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4646         if (err)
4647                 goto error_return;
4648
4649         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4650                 struct ext4_free_data *new_entry;
4651                 /*
4652                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4653                  * be used until this transaction is committed
4654                  */
4655                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4656                 if (!new_entry) {
4657                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4658                         err = -ENOMEM;
4659                         goto error_return;
4660                 }
4661                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4662                 new_entry->efd_group = block_group;
4663                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4664                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4665
4666                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4667                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4668                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4669         } else {
4670                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4671                  * with group lock held. generate_buddy look at
4672                  * them with group lock_held
4673                  */
4674                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4675                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4676                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4677                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4678                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4679                                          " with %d", block_group, bit, count,
4680                                          err);
4681                 }
4682
4683
4684                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4685                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4686                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4687         }
4688
4689         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4690         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4691         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4692         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4693         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4694         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4695
4696         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4697                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4698                 atomic_add(count_clusters,
4699                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4700         }
4701
4702         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4703
4704         freed += count;
4705
4706         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4707                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4708
4709         /* We dirtied the bitmap block */
4710         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4711         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4712
4713         /* And the group descriptor block */
4714         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4715         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4716         if (!err)
4717                 err = ret;
4718
4719         if (overflow && !err) {
4720                 block += count;
4721                 count = overflow;
4722                 put_bh(bitmap_bh);
4723                 goto do_more;
4724         }
4725 error_return:
4726         brelse(bitmap_bh);
4727         ext4_std_error(sb, err);
4728         return;
4729 }
4730
4731 /**
4732  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4733  * @handle:                     handle to this transaction
4734  * @sb:                         super block
4735  * @block:                      start physical block to add to the block group
4736  * @count:                      number of blocks to free
4737  *
4738  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4739  */
4740 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4741                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4742 {
4743         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4744         struct buffer_head *gd_bh;
4745         ext4_group_t block_group;
4746         ext4_grpblk_t bit;
4747         unsigned int i;
4748         struct ext4_group_desc *desc;
4749         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4750         struct ext4_buddy e4b;
4751         int err = 0, ret, blk_free_count;
4752         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4753
4754         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4755
4756         if (count == 0)
4757                 return 0;
4758
4759         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4760         /*
4761          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4762          * boundary.
4763          */
4764         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4765                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4766                              block_group);
4767                 err = -EINVAL;
4768                 goto error_return;
4769         }
4770
4771         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4772         if (!bitmap_bh) {
4773                 err = -EIO;
4774                 goto error_return;
4775         }
4776
4777         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4778         if (!desc) {
4779                 err = -EIO;
4780                 goto error_return;
4781         }
4782
4783         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4784             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4785             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4786             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4787                      sbi->s_itb_per_group)) {
4788                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4789                            "Block = %llu, count = %lu",
4790                            block, count);
4791                 err = -EINVAL;
4792                 goto error_return;
4793         }
4794
4795         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4796         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4797         if (err)
4798                 goto error_return;
4799
4800         /*
4801          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4802          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4803          * using it
4804          */
4805         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4806         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4807         if (err)
4808                 goto error_return;
4809
4810         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4811                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4812                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4813                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4814                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4815                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4816                 } else {
4817                         blocks_freed++;
4818                 }
4819         }
4820
4821         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4822         if (err)
4823                 goto error_return;
4824
4825         /*
4826          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4827          * with group lock held. generate_buddy look at
4828          * them with group lock_held
4829          */
4830         ext4_lock_group(sb, block_group);
4831         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4832         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4833         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4834         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4835         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
4836         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
4837         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4838         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4839                            EXT4_B2C(sbi, blocks_freed));
4840
4841         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4842                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4843                 atomic_add(EXT4_B2C(sbi, blocks_freed),
4844                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4845         }
4846
4847         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4848
4849         /* We dirtied the bitmap block */
4850         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4851         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4852
4853         /* And the group descriptor block */
4854         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4855         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4856         if (!err)
4857                 err = ret;
4858
4859 error_return:
4860         brelse(bitmap_bh);
4861         ext4_std_error(sb, err);
4862         return err;
4863 }
4864
4865 /**
4866  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4867  * @sb:         super block for the file system
4868  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
4869  * @count:      number of blocks to TRIM
4870  * @group:      alloc. group we are working with
4871  * @e4b:        ext4 buddy for the group
4872  *
4873  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
4874  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
4875  * be called with under the group lock.
4876  */
4877 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
4878                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
4879 {
4880         struct ext4_free_extent ex;
4881         int ret = 0;
4882
4883         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
4884
4885         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
4886
4887         ex.fe_start = start;
4888         ex.fe_group = group;
4889         ex.fe_len = count;
4890
4891         /*
4892          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
4893          * being trimmed.
4894          */
4895         mb_mark_used(e4b, &ex);
4896         ext4_unlock_group(sb, group);
4897         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
4898         ext4_lock_group(sb, group);
4899         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
4900         return ret;
4901 }
4902
4903 /**
4904  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
4905  * @sb:                 super block for file system
4906  * @group:              group to be trimmed
4907  * @start:              first group block to examine
4908  * @max:                last group block to examine
4909  * @minblocks:          minimum extent block count
4910  *
4911  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
4912  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
4913  * the extent.
4914  *
4915  *
4916  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
4917  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
4918  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
4919  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
4920  */
4921 static ext4_grpblk_t
4922 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
4923                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
4924                    ext4_grpblk_t minblocks)
4925 {
4926         void *bitmap;
4927         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
4928         struct ext4_buddy e4b;
4929         int ret = 0;
4930
4931         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
4932
4933         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4934         if (ret) {
4935                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
4936                                 "information for %u", group);
4937                 return ret;
4938         }
4939         bitmap = e4b.bd_bitmap;
4940
4941         ext4_lock_group(sb, group);
4942         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
4943             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
4944                 goto out;
4945
4946         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
4947                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
4948
4949         while (start <= max) {
4950                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
4951                 if (start > max)
4952                         break;
4953                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
4954
4955                 if ((next - start) >= minblocks) {
4956                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
4957                                                next - start, group, &e4b);
4958                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
4959                                 break;
4960                         ret = 0;
4961                         count += next - start;
4962                 }
4963                 free_count += next - start;
4964                 start = next + 1;
4965
4966                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4967                         count = -ERESTARTSYS;
4968                         break;
4969                 }
4970
4971                 if (need_resched()) {
4972                         ext4_unlock_group(sb, group);
4973                         cond_resched();
4974                         ext4_lock_group(sb, group);
4975                 }
4976
4977                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
4978                         break;
4979         }
4980
4981         if (!ret) {
4982                 ret = count;
4983                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
4984         }
4985 out:
4986         ext4_unlock_group(sb, group);
4987         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4988
4989         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
4990                 count, group);
4991
4992         return ret;
4993 }
4994
4995 /**
4996  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
4997  * @sb:                 superblock for filesystem
4998  * @range:              fstrim_range structure
4999  *
5000  * start:       First Byte to trim
5001  * len:         number of Bytes to trim from start
5002  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5003  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5004  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5005  * is invoked to trim all free space.
5006  */
5007 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5008 {
5009         struct ext4_group_info *grp;
5010         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5011         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5012         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5013         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5014                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5015         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5016         int ret = 0;
5017
5018         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5019         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5020         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5021                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5022
5023         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5024             start >= max_blks ||
5025             range->len < sb->s_blocksize)
5026                 return -EINVAL;
5027         if (end >= max_blks)
5028                 end = max_blks - 1;
5029         if (end <= first_data_blk)
5030                 goto out;
5031         if (start < first_data_blk)
5032                 start = first_data_blk;
5033
5034         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5035         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5036                                      &first_group, &first_cluster);
5037         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5038                                      &last_group, &last_cluster);
5039
5040         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5041         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5042
5043         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5044                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5045                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5046                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5047                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5048                         if (ret)
5049                                 break;
5050                 }
5051
5052                 /*
5053                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5054                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5055                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5056                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5057                  */
5058                 if (group == last_group)
5059                         end = last_cluster;
5060
5061                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5062                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5063                                                 end, minlen);
5064                         if (cnt < 0) {
5065                                 ret = cnt;
5066                                 break;
5067                         }
5068                         trimmed += cnt;
5069                 }
5070
5071                 /*
5072                  * For every group except the first one, we are sure
5073                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5074                  */
5075                 first_cluster = 0;
5076         }
5077
5078         if (!ret)
5079                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5080
5081 out:
5082         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5083         return ret;
5084 }