]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - fs/ext4/mballoc.c
ext4: check free block counters in ext4_mb_find_by_goal
[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                (buddy = 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                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
1888                         return 0;
1889
1890                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1891                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1892                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1893                     ((group % flex_size) == 0))
1894                         return 0;
1895
1896                 return 1;
1897         case 1:
1898                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1899                         return 1;
1900                 break;
1901         case 2:
1902                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1903                         return 1;
1904                 break;
1905         case 3:
1906                 return 1;
1907         default:
1908                 BUG();
1909         }
1910
1911         return 0;
1912 }
1913
1914 static noinline_for_stack int
1915 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
1916 {
1917         ext4_group_t ngroups, group, i;
1918         int cr;
1919         int err = 0;
1920         struct ext4_sb_info *sbi;
1921         struct super_block *sb;
1922         struct ext4_buddy e4b;
1923
1924         sb = ac->ac_sb;
1925         sbi = EXT4_SB(sb);
1926         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1927         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
1928         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
1929                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
1930
1931         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1932
1933         /* first, try the goal */
1934         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
1935         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1936                 goto out;
1937
1938         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
1939                 goto out;
1940
1941         /*
1942          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
1943          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
1944          * try exact allocation using buddy.
1945          */
1946         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
1947         ac->ac_2order = 0;
1948         /*
1949          * We search using buddy data only if the order of the request
1950          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
1951          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
1952          */
1953         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
1954                 /*
1955                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
1956                  */
1957                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
1958                         ac->ac_2order = i - 1;
1959         }
1960
1961         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
1962         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1963                 /* TBD: may be hot point */
1964                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1965                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
1966                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
1967                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1968         }
1969
1970         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
1971         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
1972         /*
1973          * cr == 0 try to get exact allocation,
1974          * cr == 3  try to get anything
1975          */
1976 repeat:
1977         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
1978                 ac->ac_criteria = cr;
1979                 /*
1980                  * searching for the right group start
1981                  * from the goal value specified
1982                  */
1983                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1984
1985                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
1986                         if (group == ngroups)
1987                                 group = 0;
1988
1989                         /* This now checks without needing the buddy page */
1990                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
1991                                 continue;
1992
1993                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
1994                         if (err)
1995                                 goto out;
1996
1997                         ext4_lock_group(sb, group);
1998
1999                         /*
2000                          * We need to check again after locking the
2001                          * block group
2002                          */
2003                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2004                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2005                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2006                                 continue;
2007                         }
2008
2009                         ac->ac_groups_scanned++;
2010                         if (cr == 0)
2011                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2012                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2013                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2014                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2015                         else
2016                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2017
2018                         ext4_unlock_group(sb, group);
2019                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2020
2021                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2022                                 break;
2023                 }
2024         }
2025
2026         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2027             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2028                 /*
2029                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2030                  * the best chunk we've found so far
2031                  */
2032
2033                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2034                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2035                         /*
2036                          * Someone more lucky has already allocated it.
2037                          * The only thing we can do is just take first
2038                          * found block(s)
2039                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2040                          */
2041                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2042                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2043                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2044                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2045                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2046                         cr = 3;
2047                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2048                         goto repeat;
2049                 }
2050         }
2051 out:
2052         return err;
2053 }
2054
2055 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2056 {
2057         struct super_block *sb = seq->private;
2058         ext4_group_t group;
2059
2060         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2061                 return NULL;
2062         group = *pos + 1;
2063         return (void *) ((unsigned long) group);
2064 }
2065
2066 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2067 {
2068         struct super_block *sb = seq->private;
2069         ext4_group_t group;
2070
2071         ++*pos;
2072         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2073                 return NULL;
2074         group = *pos + 1;
2075         return (void *) ((unsigned long) group);
2076 }
2077
2078 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2079 {
2080         struct super_block *sb = seq->private;
2081         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2082         int i;
2083         int err, buddy_loaded = 0;
2084         struct ext4_buddy e4b;
2085         struct ext4_group_info *grinfo;
2086         struct sg {
2087                 struct ext4_group_info info;
2088                 ext4_grpblk_t counters[16];
2089         } sg;
2090
2091         group--;
2092         if (group == 0)
2093                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2094                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2095                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2096                            "group", "free", "frags", "first",
2097                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2098                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2099
2100         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2101                 sizeof(struct ext4_group_info);
2102         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2103         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2104         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2105                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2106                 if (err) {
2107                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2108                         return 0;
2109                 }
2110                 buddy_loaded = 1;
2111         }
2112
2113         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2114
2115         if (buddy_loaded)
2116                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2117
2118         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2119                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2120         for (i = 0; i <= 13; i++)
2121                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2122                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2123         seq_printf(seq, " ]\n");
2124
2125         return 0;
2126 }
2127
2128 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2129 {
2130 }
2131
2132 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2133         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2134         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2135         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2136         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2137 };
2138
2139 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2140 {
2141         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2142         int rc;
2143
2144         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2145         if (rc == 0) {
2146                 struct seq_file *m = file->private_data;
2147                 m->private = sb;
2148         }
2149         return rc;
2150
2151 }
2152
2153 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2154         .owner          = THIS_MODULE,
2155         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2156         .read           = seq_read,
2157         .llseek         = seq_lseek,
2158         .release        = seq_release,
2159 };
2160
2161 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2162 {
2163         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2164         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2165
2166         BUG_ON(!cachep);
2167         return cachep;
2168 }
2169
2170 /*
2171  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2172  * of groups
2173  */
2174 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2175 {
2176         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2177         unsigned size;
2178         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2179
2180         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2181                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2182         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2183                 return 0;
2184
2185         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2186         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2187         if (!new_groupinfo) {
2188                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2189                 return -ENOMEM;
2190         }
2191         if (sbi->s_group_info) {
2192                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2193                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2194                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2195         }
2196         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2197         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2198         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2199                    sbi->s_group_info_size);
2200         return 0;
2201 }
2202
2203 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2204 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2205                           struct ext4_group_desc *desc)
2206 {
2207         int i;
2208         int metalen = 0;
2209         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2210         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2211         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2212
2213         /*
2214          * First check if this group is the first of a reserved block.
2215          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2216          * to ext4_group_info structures
2217          */
2218         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2219                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2220                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2221                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2222                 if (meta_group_info == NULL) {
2223                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2224                                  "for a buddy group");
2225                         goto exit_meta_group_info;
2226                 }
2227                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2228                         meta_group_info;
2229         }
2230
2231         meta_group_info =
2232                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2233         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2234
2235         meta_group_info[i] = kmem_cache_alloc(cachep, GFP_KERNEL);
2236         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2237                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2238                 goto exit_group_info;
2239         }
2240         memset(meta_group_info[i], 0, kmem_cache_size(cachep));
2241         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2242                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2243
2244         /*
2245          * initialize bb_free to be able to skip
2246          * empty groups without initialization
2247          */
2248         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2249                 meta_group_info[i]->bb_free =
2250                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2251         } else {
2252                 meta_group_info[i]->bb_free =
2253                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2254         }
2255
2256         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2257         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2258         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2259         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2260
2261 #ifdef DOUBLE_CHECK
2262         {
2263                 struct buffer_head *bh;
2264                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2265                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2266                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2267                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2268                 BUG_ON(bh == NULL);
2269                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2270                         sb->s_blocksize);
2271                 put_bh(bh);
2272         }
2273 #endif
2274
2275         return 0;
2276
2277 exit_group_info:
2278         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2279         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2280                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2281                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2282         }
2283 exit_meta_group_info:
2284         return -ENOMEM;
2285 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2286
2287 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2288 {
2289         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2290         ext4_group_t i;
2291         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2292         int err;
2293         struct ext4_group_desc *desc;
2294         struct kmem_cache *cachep;
2295
2296         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2297         if (err)
2298                 return err;
2299
2300         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2301         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2302                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2303                 goto err_freesgi;
2304         }
2305         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2306          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2307          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2308          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2309         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2310         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2311         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2312                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2313                 if (desc == NULL) {
2314                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2315                         goto err_freebuddy;
2316                 }
2317                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2318                         goto err_freebuddy;
2319         }
2320
2321         return 0;
2322
2323 err_freebuddy:
2324         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2325         while (i-- > 0)
2326                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2327         i = sbi->s_group_info_size;
2328         while (i-- > 0)
2329                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2330         iput(sbi->s_buddy_cache);
2331 err_freesgi:
2332         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2333         return -ENOMEM;
2334 }
2335
2336 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2337 {
2338         int i;
2339
2340         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2341                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2342                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2343                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2344         }
2345 }
2346
2347 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2348 {
2349         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2350         int slab_size;
2351         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2352         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2353         struct kmem_cache *cachep;
2354
2355         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2356                 return -EINVAL;
2357
2358         if (unlikely(cache_index < 0))
2359                 cache_index = 0;
2360
2361         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2362         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2363                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2364                 return 0;       /* Already created */
2365         }
2366
2367         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2368                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2369
2370         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2371                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2372                                         NULL);
2373
2374         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2375
2376         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2377         if (!cachep) {
2378                 printk(KERN_EMERG
2379                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2380                 return -ENOMEM;
2381         }
2382
2383         return 0;
2384 }
2385
2386 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2387 {
2388         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2389         unsigned i, j;
2390         unsigned offset;
2391         unsigned max;
2392         int ret;
2393
2394         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2395
2396         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2397         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2398                 ret = -ENOMEM;
2399                 goto out;
2400         }
2401
2402         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2403         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2404         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2405                 ret = -ENOMEM;
2406                 goto out;
2407         }
2408
2409         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2410         if (ret < 0)
2411                 goto out;
2412
2413         /* order 0 is regular bitmap */
2414         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2415         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2416
2417         i = 1;
2418         offset = 0;
2419         max = sb->s_blocksize << 2;
2420         do {
2421                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2422                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2423                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2424                 max = max >> 1;
2425                 i++;
2426         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2427
2428         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2429         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2430
2431         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2432         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2433         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2434         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2435         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2436         /*
2437          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2438          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2439          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2440          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2441          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2442          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2443          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2444          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2445          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2446          * which seems reasonable as a default.
2447          */
2448         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2449                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2450         /*
2451          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2452          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2453          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2454          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2455          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2456          * the stripes.
2457          */
2458         if (sbi->s_stripe > 1) {
2459                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2460                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2461         }
2462
2463         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2464         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2465                 ret = -ENOMEM;
2466                 goto out_free_groupinfo_slab;
2467         }
2468         for_each_possible_cpu(i) {
2469                 struct ext4_locality_group *lg;
2470                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2471                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2472                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2473                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2474                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2475         }
2476
2477         /* init file for buddy data */
2478         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2479         if (ret != 0)
2480                 goto out_free_locality_groups;
2481
2482         if (sbi->s_proc)
2483                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2484                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2485
2486         return 0;
2487
2488 out_free_locality_groups:
2489         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2490         sbi->s_locality_groups = NULL;
2491 out_free_groupinfo_slab:
2492         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2493 out:
2494         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2495         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2496         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2497         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2498         return ret;
2499 }
2500
2501 /* need to called with the ext4 group lock held */
2502 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2503 {
2504         struct ext4_prealloc_space *pa;
2505         struct list_head *cur, *tmp;
2506         int count = 0;
2507
2508         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2509                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2510                 list_del(&pa->pa_group_list);
2511                 count++;
2512                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2513         }
2514         if (count)
2515                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2516
2517 }
2518
2519 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2520 {
2521         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2522         ext4_group_t i;
2523         int num_meta_group_infos;
2524         struct ext4_group_info *grinfo;
2525         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2526         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2527
2528         if (sbi->s_proc)
2529                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2530
2531         if (sbi->s_group_info) {
2532                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2533                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2534 #ifdef DOUBLE_CHECK
2535                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2536 #endif
2537                         ext4_lock_group(sb, i);
2538                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2539                         ext4_unlock_group(sb, i);
2540                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2541                 }
2542                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2543                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2544                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2545                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2546                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2547                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2548         }
2549         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2550         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2551         if (sbi->s_buddy_cache)
2552                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2553         if (sbi->s_mb_stats) {
2554                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2555                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2556                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2557                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2558                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2559                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2560                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2561                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2562                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2563                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2564                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2565                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2566                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2567                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2568                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2569                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2570                                 sbi->s_mb_generation_time);
2571                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2572                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2573                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2574                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2575         }
2576
2577         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2578
2579         return 0;
2580 }
2581
2582 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2583                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2584 {
2585         ext4_fsblk_t discard_block;
2586
2587         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2588                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2589         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2590         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2591                         (unsigned long long) discard_block, count);
2592         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2593 }
2594
2595 /*
2596  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2597  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2598  */
2599 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2600                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2601                                     int rc)
2602 {
2603         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2604         struct ext4_buddy e4b;
2605         struct ext4_group_info *db;
2606         int err, count = 0, count2 = 0;
2607
2608         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2609                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2610
2611         if (test_opt(sb, DISCARD))
2612                 ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2613                                    entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2614
2615         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2616         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2617         BUG_ON(err != 0);
2618
2619
2620         db = e4b.bd_info;
2621         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2622         count += entry->efd_count;
2623         count2++;
2624         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2625         /* Take it out of per group rb tree */
2626         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2627         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2628
2629         /*
2630          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2631          * ext4_trim_fs can trim it.
2632          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2633          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2634          */
2635         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2636                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2637
2638         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2639                 /* No more items in the per group rb tree
2640                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2641                  */
2642                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2643                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2644         }
2645         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2646         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2647         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2648
2649         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2650 }
2651
2652 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2653 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2654
2655 static struct dentry *debugfs_dir;
2656 static struct dentry *debugfs_debug;
2657
2658 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2659 {
2660         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2661         if (debugfs_dir)
2662                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2663                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2664                                                   debugfs_dir,
2665                                                   &mb_enable_debug);
2666 }
2667
2668 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2669 {
2670         debugfs_remove(debugfs_debug);
2671         debugfs_remove(debugfs_dir);
2672 }
2673
2674 #else
2675
2676 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2677 {
2678 }
2679
2680 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2681 {
2682 }
2683
2684 #endif
2685
2686 int __init ext4_init_mballoc(void)
2687 {
2688         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2689                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2690         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2691                 return -ENOMEM;
2692
2693         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2694                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2695         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2696                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2697                 return -ENOMEM;
2698         }
2699
2700         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2701                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2702         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2703                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2704                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2705                 return -ENOMEM;
2706         }
2707         ext4_create_debugfs_entry();
2708         return 0;
2709 }
2710
2711 void ext4_exit_mballoc(void)
2712 {
2713         /*
2714          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2715          * before destroying the slab cache.
2716          */
2717         rcu_barrier();
2718         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2719         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2720         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2721         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2722         ext4_remove_debugfs_entry();
2723 }
2724
2725
2726 /*
2727  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2728  * Returns 0 if success or error code
2729  */
2730 static noinline_for_stack int
2731 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2732                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2733 {
2734         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2735         struct ext4_group_desc *gdp;
2736         struct buffer_head *gdp_bh;
2737         struct ext4_sb_info *sbi;
2738         struct super_block *sb;
2739         ext4_fsblk_t block;
2740         int err, len;
2741
2742         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2743         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2744
2745         sb = ac->ac_sb;
2746         sbi = EXT4_SB(sb);
2747
2748         err = -EIO;
2749         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2750         if (!bitmap_bh)
2751                 goto out_err;
2752
2753         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2754         if (err)
2755                 goto out_err;
2756
2757         err = -EIO;
2758         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2759         if (!gdp)
2760                 goto out_err;
2761
2762         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2763                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2764
2765         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2766         if (err)
2767                 goto out_err;
2768
2769         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2770
2771         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2772         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2773                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2774                            "fs metadata", block, block+len);
2775                 /* File system mounted not to panic on error
2776                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2777                  * We leak some of the blocks here.
2778                  */
2779                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2780                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2781                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2782                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2783                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2784                 if (!err)
2785                         err = -EAGAIN;
2786                 goto out_err;
2787         }
2788
2789         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2790 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2791         {
2792                 int i;
2793                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2794                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2795                                                 bitmap_bh->b_data));
2796                 }
2797         }
2798 #endif
2799         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2800                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2801         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2802                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2803                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2804                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2805                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2806         }
2807         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2808         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2809         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh,
2810                                    EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) / 8);
2811         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2812
2813         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2814         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2815         /*
2816          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2817          */
2818         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2819                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2820                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2821                                    reserv_clstrs);
2822
2823         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2824                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2825                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2826                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2827                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2828         }
2829
2830         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2831         if (err)
2832                 goto out_err;
2833         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2834
2835 out_err:
2836         brelse(bitmap_bh);
2837         return err;
2838 }
2839
2840 /*
2841  * here we normalize request for locality group
2842  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2843  * s_strip if we set the same via mount option.
2844  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2845  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2846  *
2847  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2848  */
2849 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2850 {
2851         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2852         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2853
2854         BUG_ON(lg == NULL);
2855         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2856         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2857                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2858 }
2859
2860 /*
2861  * Normalization means making request better in terms of
2862  * size and alignment
2863  */
2864 static noinline_for_stack void
2865 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2866                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2867 {
2868         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2869         int bsbits, max;
2870         ext4_lblk_t end;
2871         loff_t size, start_off;
2872         loff_t orig_size __maybe_unused;
2873         ext4_lblk_t start;
2874         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2875         struct ext4_prealloc_space *pa;
2876
2877         /* do normalize only data requests, metadata requests
2878            do not need preallocation */
2879         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2880                 return;
2881
2882         /* sometime caller may want exact blocks */
2883         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2884                 return;
2885
2886         /* caller may indicate that preallocation isn't
2887          * required (it's a tail, for example) */
2888         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2889                 return;
2890
2891         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2892                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2893                 return ;
2894         }
2895
2896         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2897
2898         /* first, let's learn actual file size
2899          * given current request is allocated */
2900         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
2901         size = size << bsbits;
2902         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2903                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2904         orig_size = size;
2905
2906         /* max size of free chunks */
2907         max = 2 << bsbits;
2908
2909 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2910                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2911
2912         /* first, try to predict filesize */
2913         /* XXX: should this table be tunable? */
2914         start_off = 0;
2915         if (size <= 16 * 1024) {
2916                 size = 16 * 1024;
2917         } else if (size <= 32 * 1024) {
2918                 size = 32 * 1024;
2919         } else if (size <= 64 * 1024) {
2920                 size = 64 * 1024;
2921         } else if (size <= 128 * 1024) {
2922                 size = 128 * 1024;
2923         } else if (size <= 256 * 1024) {
2924                 size = 256 * 1024;
2925         } else if (size <= 512 * 1024) {
2926                 size = 512 * 1024;
2927         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2928                 size = 1024 * 1024;
2929         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2930                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2931                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2932                 size = 2 * 1024 * 1024;
2933         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2934                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2935                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2936                 size = 4 * 1024 * 1024;
2937         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2938                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2939                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2940                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2941                 size = 8 * 1024 * 1024;
2942         } else {
2943                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2944                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2945         }
2946         size = size >> bsbits;
2947         start = start_off >> bsbits;
2948
2949         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
2950         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
2951                 size -= ar->lleft + 1 - start;
2952                 start = ar->lleft + 1;
2953         }
2954         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
2955                 size -= start + size - ar->lright;
2956
2957         end = start + size;
2958
2959         /* check we don't cross already preallocated blocks */
2960         rcu_read_lock();
2961         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2962                 ext4_lblk_t pa_end;
2963
2964                 if (pa->pa_deleted)
2965                         continue;
2966                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2967                 if (pa->pa_deleted) {
2968                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2969                         continue;
2970                 }
2971
2972                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
2973                                                   pa->pa_len);
2974
2975                 /* PA must not overlap original request */
2976                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
2977                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
2978
2979                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
2980                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
2981                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2982                         continue;
2983                 }
2984                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
2985
2986                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
2987                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2988                         BUG_ON(pa_end < start);
2989                         start = pa_end;
2990                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2991                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
2992                         end = pa->pa_lstart;
2993                 }
2994                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
2995         }
2996         rcu_read_unlock();
2997         size = end - start;
2998
2999         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3000         rcu_read_lock();
3001         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3002                 ext4_lblk_t pa_end;
3003
3004                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3005                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3006                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3007                                                           pa->pa_len);
3008                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3009                 }
3010                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3011         }
3012         rcu_read_unlock();
3013
3014         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3015                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3016                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3017                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3018                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3019                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3020         }
3021         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3022                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3023         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3024
3025         /* now prepare goal request */
3026
3027         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3028          * placement or satisfy big request as is */
3029         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3030         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3031
3032         /* define goal start in order to merge */
3033         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3034                 /* merge to the right */
3035                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3036                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3037                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3038                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3039         }
3040         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3041                 /* merge to the left */
3042                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3043                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3044                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3045                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3046         }
3047
3048         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3049                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3050 }
3051
3052 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3053 {
3054         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3055
3056         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3057                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3058                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3059                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3060                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3061                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3062                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3063                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3064                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3065                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3066                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3067         }
3068
3069         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3070                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3071         else
3072                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3073 }
3074
3075 /*
3076  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3077  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3078  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3079  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3080  */
3081 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3082 {
3083         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3084
3085         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3086                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3087 }
3088
3089 /*
3090  * use blocks preallocated to inode
3091  */
3092 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3093                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3094 {
3095         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3096         ext4_fsblk_t start;
3097         ext4_fsblk_t end;
3098         int len;
3099
3100         /* found preallocated blocks, use them */
3101         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3102         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3103                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3104         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3105         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3106                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3107         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3108         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3109         ac->ac_pa = pa;
3110
3111         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3112         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3113         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3114         pa->pa_free -= len;
3115
3116         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3117 }
3118
3119 /*
3120  * use blocks preallocated to locality group
3121  */
3122 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3123                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3124 {
3125         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3126
3127         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3128                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3129                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3130         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3131         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3132         ac->ac_pa = pa;
3133
3134         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3135          * possible race when the group is being loaded concurrently
3136          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3137          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3138          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3139          */
3140         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3141 }
3142
3143 /*
3144  * Return the prealloc space that have minimal distance
3145  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3146  * space that is having currently known minimal distance
3147  * from the goal block.
3148  */
3149 static struct ext4_prealloc_space *
3150 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3151                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3152                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3153 {
3154         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3155
3156         if (cpa == NULL) {
3157                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3158                 return pa;
3159         }
3160         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3161         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3162
3163         if (cur_distance <= new_distance)
3164                 return cpa;
3165
3166         /* drop the previous reference */
3167         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3168         atomic_inc(&pa->pa_count);
3169         return pa;
3170 }
3171
3172 /*
3173  * search goal blocks in preallocated space
3174  */
3175 static noinline_for_stack int
3176 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3177 {
3178         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3179         int order, i;
3180         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3181         struct ext4_locality_group *lg;
3182         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3183         ext4_fsblk_t goal_block;
3184
3185         /* only data can be preallocated */
3186         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3187                 return 0;
3188
3189         /* first, try per-file preallocation */
3190         rcu_read_lock();
3191         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3192
3193                 /* all fields in this condition don't change,
3194                  * so we can skip locking for them */
3195                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3196                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3197                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3198                         continue;
3199
3200                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3201                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3202                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3203                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3204                         continue;
3205
3206                 /* found preallocated blocks, use them */
3207                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3208                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3209                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3210                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3211                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3212                         ac->ac_criteria = 10;
3213                         rcu_read_unlock();
3214                         return 1;
3215                 }
3216                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3217         }
3218         rcu_read_unlock();
3219
3220         /* can we use group allocation? */
3221         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3222                 return 0;
3223
3224         /* inode may have no locality group for some reason */
3225         lg = ac->ac_lg;
3226         if (lg == NULL)
3227                 return 0;
3228         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3229         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3230                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3231                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3232
3233         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3234         /*
3235          * search for the prealloc space that is having
3236          * minimal distance from the goal block.
3237          */
3238         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3239                 rcu_read_lock();
3240                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3241                                         pa_inode_list) {
3242                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3243                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3244                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3245
3246                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3247                                                                 pa, cpa);
3248                         }
3249                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3250                 }
3251                 rcu_read_unlock();
3252         }
3253         if (cpa) {
3254                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3255                 ac->ac_criteria = 20;
3256                 return 1;
3257         }
3258         return 0;
3259 }
3260
3261 /*
3262  * the function goes through all block freed in the group
3263  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3264  * buddy must be generated from this bitmap
3265  * Need to be called with the ext4 group lock held
3266  */
3267 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3268                                                 ext4_group_t group)
3269 {
3270         struct rb_node *n;
3271         struct ext4_group_info *grp;
3272         struct ext4_free_data *entry;
3273
3274         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3275         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3276
3277         while (n) {
3278                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3279                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3280                 n = rb_next(n);
3281         }
3282         return;
3283 }
3284
3285 /*
3286  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3287  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3288  * Need to be called with ext4 group lock held
3289  */
3290 static noinline_for_stack
3291 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3292                                         ext4_group_t group)
3293 {
3294         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3295         struct ext4_prealloc_space *pa;
3296         struct list_head *cur;
3297         ext4_group_t groupnr;
3298         ext4_grpblk_t start;
3299         int preallocated = 0;
3300         int len;
3301
3302         /* all form of preallocation discards first load group,
3303          * so the only competing code is preallocation use.
3304          * we don't need any locking here
3305          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3306          * otherwise we could leave used blocks available for
3307          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3308          * is dropping preallocation
3309          */
3310         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3311                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3312                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3313                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3314                                              &groupnr, &start);
3315                 len = pa->pa_len;
3316                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3317                 if (unlikely(len == 0))
3318                         continue;
3319                 BUG_ON(groupnr != group);
3320                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3321                 preallocated += len;
3322         }
3323         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3324 }
3325
3326 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3327 {
3328         struct ext4_prealloc_space *pa;
3329         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3330         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3331 }
3332
3333 /*
3334  * drops a reference to preallocated space descriptor
3335  * if this was the last reference and the space is consumed
3336  */
3337 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3338                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3339 {
3340         ext4_group_t grp;
3341         ext4_fsblk_t grp_blk;
3342
3343         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3344                 return;
3345
3346         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3347         spin_lock(&pa->pa_lock);
3348         if (pa->pa_deleted == 1) {
3349                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3350                 return;
3351         }
3352
3353         pa->pa_deleted = 1;
3354         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3355
3356         grp_blk = pa->pa_pstart;
3357         /*
3358          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3359          * next group when pa is used up
3360          */
3361         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3362                 grp_blk--;
3363
3364         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3365
3366         /*
3367          * possible race:
3368          *
3369          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3370          *                                      find block B in PA
3371          *  copy on-disk bitmap to buddy
3372          *                                      mark B in on-disk bitmap
3373          *                                      drop PA from group
3374          *  mark all PAs in buddy
3375          *
3376          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3377          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3378          * against that pair
3379          */
3380         ext4_lock_group(sb, grp);
3381         list_del(&pa->pa_group_list);
3382         ext4_unlock_group(sb, grp);
3383
3384         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3385         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3386         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3387
3388         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3389 }
3390
3391 /*
3392  * creates new preallocated space for given inode
3393  */
3394 static noinline_for_stack int
3395 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3396 {
3397         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3398         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3399         struct ext4_prealloc_space *pa;
3400         struct ext4_group_info *grp;
3401         struct ext4_inode_info *ei;
3402
3403         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3404         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3405         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3406         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3407
3408         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3409         if (pa == NULL)
3410                 return -ENOMEM;
3411
3412         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3413                 int winl;
3414                 int wins;
3415                 int win;
3416                 int offs;
3417
3418                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3419                  * so, found space must get proper lstart
3420                  * to cover original request */
3421                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3422                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3423
3424                 /* we're limited by original request in that
3425                  * logical block must be covered any way
3426                  * winl is window we can move our chunk within */
3427                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3428
3429                 /* also, we should cover whole original request */
3430                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3431
3432                 /* the smallest one defines real window */
3433                 win = min(winl, wins);
3434
3435                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3436                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3437                 if (offs && offs < win)
3438                         win = offs;
3439
3440                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3441                         EXT4_B2C(sbi, win);
3442                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3443                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3444         }
3445
3446         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3447          * allocated blocks for history */
3448         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3449
3450         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3451         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3452         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3453         pa->pa_free = pa->pa_len;
3454         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3455         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3456         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3457         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3458         pa->pa_deleted = 0;
3459         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3460
3461         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3462                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3463         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3464
3465         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3466         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3467
3468         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3469         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3470
3471         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3472         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3473
3474         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3475         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3476         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3477
3478         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3479         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3480         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3481
3482         return 0;
3483 }
3484
3485 /*
3486  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3487  */
3488 static noinline_for_stack int
3489 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3490 {
3491         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3492         struct ext4_locality_group *lg;
3493         struct ext4_prealloc_space *pa;
3494         struct ext4_group_info *grp;
3495
3496         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3497         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3498         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3499         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3500
3501         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3502         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3503         if (pa == NULL)
3504                 return -ENOMEM;
3505
3506         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3507          * allocated blocks for history */
3508         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3509
3510         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3511         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3512         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3513         pa->pa_free = pa->pa_len;
3514         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3515         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3516         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3517         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3518         pa->pa_deleted = 0;
3519         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3520
3521         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3522                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3523         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3524
3525         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3526         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3527
3528         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3529         lg = ac->ac_lg;
3530         BUG_ON(lg == NULL);
3531
3532         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3533         pa->pa_inode = NULL;
3534
3535         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3536         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3537         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3538
3539         /*
3540          * We will later add the new pa to the right bucket
3541          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3542          */
3543         return 0;
3544 }
3545
3546 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3547 {
3548         int err;
3549
3550         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3551                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3552         else
3553                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3554         return err;
3555 }
3556
3557 /*
3558  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3559  * in-core bitmap and buddy.
3560  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3561  * nobody else can find/use it.
3562  * the caller MUST hold group/inode locks.
3563  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3564  */
3565 static noinline_for_stack int
3566 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3567                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3568 {
3569         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3570         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3571         unsigned int end;
3572         unsigned int next;
3573         ext4_group_t group;
3574         ext4_grpblk_t bit;
3575         unsigned long long grp_blk_start;
3576         int err = 0;
3577         int free = 0;
3578
3579         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3580         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3581         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3582         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3583         end = bit + pa->pa_len;
3584
3585         while (bit < end) {
3586                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3587                 if (bit >= end)
3588                         break;
3589                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3590                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3591                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3592                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3593                 free += next - bit;
3594
3595                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3596                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3597                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3598                                                next - bit);
3599                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3600                 bit = next + 1;
3601         }
3602         if (free != pa->pa_free) {
3603                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3604                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3605                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3606                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3607                          (unsigned long) pa->pa_len);
3608                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3609                                         free, pa->pa_free);
3610                 /*
3611                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3612                  * from the bitmap and continue.
3613                  */
3614         }
3615         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3616
3617         return err;
3618 }
3619
3620 static noinline_for_stack int
3621 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3622                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3623 {
3624         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3625         ext4_group_t group;
3626         ext4_grpblk_t bit;
3627
3628         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3629         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3630         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3631         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3632         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3633         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3634         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3635
3636         return 0;
3637 }
3638
3639 /*
3640  * releases all preallocations in given group
3641  *
3642  * first, we need to decide discard policy:
3643  * - when do we discard
3644  *   1) ENOSPC
3645  * - how many do we discard
3646  *   1) how many requested
3647  */
3648 static noinline_for_stack int
3649 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3650                                         ext4_group_t group, int needed)
3651 {
3652         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3653         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3654         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3655         struct list_head list;
3656         struct ext4_buddy e4b;
3657         int err;
3658         int busy = 0;
3659         int free = 0;
3660
3661         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3662
3663         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3664                 return 0;
3665
3666         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3667         if (bitmap_bh == NULL) {
3668                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3669                 return 0;
3670         }
3671
3672         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3673         if (err) {
3674                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3675                 put_bh(bitmap_bh);
3676                 return 0;
3677         }
3678
3679         if (needed == 0)
3680                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3681
3682         INIT_LIST_HEAD(&list);
3683 repeat:
3684         ext4_lock_group(sb, group);
3685         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3686                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3687                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3688                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3689                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3690                         busy = 1;
3691                         continue;
3692                 }
3693                 if (pa->pa_deleted) {
3694                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3695                         continue;
3696                 }
3697
3698                 /* seems this one can be freed ... */
3699                 pa->pa_deleted = 1;
3700
3701                 /* we can trust pa_free ... */
3702                 free += pa->pa_free;
3703
3704                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3705
3706                 list_del(&pa->pa_group_list);
3707                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3708         }
3709
3710         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3711         if (free < needed && busy) {
3712                 busy = 0;
3713                 ext4_unlock_group(sb, group);
3714                 /*
3715                  * Yield the CPU here so that we don't get soft lockup
3716                  * in non preempt case.
3717                  */
3718                 yield();
3719                 goto repeat;
3720         }
3721
3722         /* found anything to free? */
3723         if (list_empty(&list)) {
3724                 BUG_ON(free != 0);
3725                 goto out;
3726         }
3727
3728         /* now free all selected PAs */
3729         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3730
3731                 /* remove from object (inode or locality group) */
3732                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3733                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3734                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3735
3736                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3737                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3738                 else
3739                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3740
3741                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3742                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3743         }
3744
3745 out:
3746         ext4_unlock_group(sb, group);
3747         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3748         put_bh(bitmap_bh);
3749         return free;
3750 }
3751
3752 /*
3753  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3754  *
3755  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3756  * We don't want another block to be served from the prealloc
3757  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3758  *
3759  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3760  */
3761 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3762 {
3763         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3764         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3765         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3766         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3767         ext4_group_t group = 0;
3768         struct list_head list;
3769         struct ext4_buddy e4b;
3770         int err;
3771
3772         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3773                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3774                 return;
3775         }
3776
3777         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3778         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3779
3780         INIT_LIST_HEAD(&list);
3781
3782 repeat:
3783         /* first, collect all pa's in the inode */
3784         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3785         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3786                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3787                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3788                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3789                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3790                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3791                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3792                          * use preallocation while we're discarding it */
3793                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3794                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3795                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3796                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3797                         WARN_ON(1);
3798                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3799                         goto repeat;
3800
3801                 }
3802                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3803                         pa->pa_deleted = 1;
3804                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3805                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3806                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3807                         continue;
3808                 }
3809
3810                 /* someone is deleting pa right now */
3811                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3812                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3813
3814                 /* we have to wait here because pa_deleted
3815                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3816                  * the list. as we might be called from
3817                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3818                  * and concurrent thread which is unlinking
3819                  * pa from inode's list may access already
3820                  * freed memory, bad-bad-bad */
3821
3822                 /* XXX: if this happens too often, we can
3823                  * add a flag to force wait only in case
3824                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3825                  * regular truncate */
3826                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3827                 goto repeat;
3828         }
3829         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3830
3831         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3832                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3833                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3834
3835                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3836                 if (err) {
3837                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3838                                         group);
3839                         continue;
3840                 }
3841
3842                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3843                 if (bitmap_bh == NULL) {
3844                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3845                                         group);
3846                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3847                         continue;
3848                 }
3849
3850                 ext4_lock_group(sb, group);
3851                 list_del(&pa->pa_group_list);
3852                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3853                 ext4_unlock_group(sb, group);
3854
3855                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3856                 put_bh(bitmap_bh);
3857
3858                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3859                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3860         }
3861 }
3862
3863 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3864 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3865 {
3866         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3867         ext4_group_t ngroups, i;
3868
3869         if (!mb_enable_debug ||
3870             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3871                 return;
3872
3873         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
3874                         " Allocation context details:");
3875         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
3876                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3877         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
3878                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3879                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
3880                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3881                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3882                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3883                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3884                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3885                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3886                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3887                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3888                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3889                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3890                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3891                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3892                         (int)ac->ac_criteria);
3893         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%lu scanned, %d found",
3894                  ac->ac_ex_scanned, ac->ac_found);
3895         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
3896         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3897         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3898                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3899                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3900                 ext4_grpblk_t start;
3901                 struct list_head *cur;
3902                 ext4_lock_group(sb, i);
3903                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3904                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3905                                         pa_group_list);
3906                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3907                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3908                                                      NULL, &start);
3909                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3910                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3911                                start, pa->pa_len);
3912                 }
3913                 ext4_unlock_group(sb, i);
3914
3915                 if (grp->bb_free == 0)
3916                         continue;
3917                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3918                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3919         }
3920         printk(KERN_ERR "\n");
3921 }
3922 #else
3923 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3924 {
3925         return;
3926 }
3927 #endif
3928
3929 /*
3930  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3931  * file is determined by the current size or the resulting size after
3932  * allocation which ever is larger
3933  *
3934  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3935  */
3936 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3937 {
3938         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3939         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3940         loff_t size, isize;
3941
3942         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3943                 return;
3944
3945         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3946                 return;
3947
3948         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3949         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3950                 >> bsbits;
3951
3952         if ((size == isize) &&
3953             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3954             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3955                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3956                 return;
3957         }
3958
3959         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
3960                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3961                 return;
3962         }
3963
3964         /* don't use group allocation for large files */
3965         size = max(size, isize);
3966         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
3967                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3968                 return;
3969         }
3970
3971         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
3972         /*
3973          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
3974          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
3975          * request from multiple CPUs.
3976          */
3977         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
3978
3979         /* we're going to use group allocation */
3980         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
3981
3982         /* serialize all allocations in the group */
3983         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
3984 }
3985
3986 static noinline_for_stack int
3987 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
3988                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3989 {
3990         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
3991         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3992         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
3993         ext4_group_t group;
3994         unsigned int len;
3995         ext4_fsblk_t goal;
3996         ext4_grpblk_t block;
3997
3998         /* we can't allocate > group size */
3999         len = ar->len;
4000
4001         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4002         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 10)
4003                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 10;
4004
4005         /* start searching from the goal */
4006         goal = ar->goal;
4007         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4008                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4009                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4010         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4011
4012         /* set up allocation goals */
4013         memset(ac, 0, sizeof(struct ext4_allocation_context));
4014         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical & ~(sbi->s_cluster_ratio - 1);
4015         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4016         ac->ac_sb = sb;
4017         ac->ac_inode = ar->inode;
4018         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4019         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4020         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4021         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4022         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4023         ac->ac_flags = ar->flags;
4024
4025         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4026          * locality group. this is a policy, actually */
4027         ext4_mb_group_or_file(ac);
4028
4029         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4030                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4031                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4032                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4033                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4034                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4035                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4036         return 0;
4037
4038 }
4039
4040 static noinline_for_stack void
4041 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4042                                         struct ext4_locality_group *lg,
4043                                         int order, int total_entries)
4044 {
4045         ext4_group_t group = 0;
4046         struct ext4_buddy e4b;
4047         struct list_head discard_list;
4048         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4049
4050         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4051
4052         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4053
4054         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4055         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4056                                                 pa_inode_list) {
4057                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4058                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4059                         /*
4060                          * This is the pa that we just used
4061                          * for block allocation. So don't
4062                          * free that
4063                          */
4064                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4065                         continue;
4066                 }
4067                 if (pa->pa_deleted) {
4068                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4069                         continue;
4070                 }
4071                 /* only lg prealloc space */
4072                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4073
4074                 /* seems this one can be freed ... */
4075                 pa->pa_deleted = 1;
4076                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4077
4078                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4079                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4080
4081                 total_entries--;
4082                 if (total_entries <= 5) {
4083                         /*
4084                          * we want to keep only 5 entries
4085                          * allowing it to grow to 8. This
4086                          * mak sure we don't call discard
4087                          * soon for this list.
4088                          */
4089                         break;
4090                 }
4091         }
4092         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4093
4094         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4095
4096                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4097                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4098                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4099                                         group);
4100                         continue;
4101                 }
4102                 ext4_lock_group(sb, group);
4103                 list_del(&pa->pa_group_list);
4104                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4105                 ext4_unlock_group(sb, group);
4106
4107                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4108                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4109                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4110         }
4111 }
4112
4113 /*
4114  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4115  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4116  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4117  *
4118  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4119  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4120  */
4121
4122 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4123 {
4124         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4125         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4126         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4127         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4128
4129         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4130         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4131                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4132                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4133         /* Add the prealloc space to lg */
4134         rcu_read_lock();
4135         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4136                                                 pa_inode_list) {
4137                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4138                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4139                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4140                         continue;
4141                 }
4142                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4143                         /* Add to the tail of the previous entry */
4144                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4145                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4146                         added = 1;
4147                         /*
4148                          * we want to count the total
4149                          * number of entries in the list
4150                          */
4151                 }
4152                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4153                 lg_prealloc_count++;
4154         }
4155         if (!added)
4156                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4157                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4158         rcu_read_unlock();
4159
4160         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4161         if (lg_prealloc_count > 8) {
4162                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4163                                                 order, lg_prealloc_count);
4164                 return;
4165         }
4166         return ;
4167 }
4168
4169 /*
4170  * release all resource we used in allocation
4171  */
4172 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4173 {
4174         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4175         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4176         if (pa) {
4177                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4178                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4179                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4180                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4181                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4182                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4183                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4184                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4185                 }
4186         }
4187         if (pa) {
4188                 /*
4189                  * We want to add the pa to the right bucket.
4190                  * Remove it from the list and while adding
4191                  * make sure the list to which we are adding
4192                  * doesn't grow big.
4193                  */
4194                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4195                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4196                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4197                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4198                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4199                 }
4200                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4201         }
4202         if (ac->ac_bitmap_page)
4203                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4204         if (ac->ac_buddy_page)
4205                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4206         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4207                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4208         ext4_mb_collect_stats(ac);
4209         return 0;
4210 }
4211
4212 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4213 {
4214         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4215         int ret;
4216         int freed = 0;
4217
4218         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4219         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4220                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4221                 freed += ret;
4222                 needed -= ret;
4223         }
4224
4225         return freed;
4226 }
4227
4228 /*
4229  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4230  * it tries to use preallocation first, then falls back
4231  * to usual allocation
4232  */
4233 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4234                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4235 {
4236         int freed;
4237         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4238         struct ext4_sb_info *sbi;
4239         struct super_block *sb;
4240         ext4_fsblk_t block = 0;
4241         unsigned int inquota = 0;
4242         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4243
4244         sb = ar->inode->i_sb;
4245         sbi = EXT4_SB(sb);
4246
4247         trace_ext4_request_blocks(ar);
4248
4249         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4250         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4251                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4252
4253         /*
4254          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4255          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4256          * reserved when data being copied into pagecache.
4257          */
4258         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4259                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4260         else {
4261                 /* Without delayed allocation we need to verify
4262                  * there is enough free blocks to do block allocation
4263                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4264                  */
4265                 while (ar->len &&
4266                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4267
4268                         /* let others to free the space */
4269                         yield();
4270                         ar->len = ar->len >> 1;
4271                 }
4272                 if (!ar->len) {
4273                         *errp = -ENOSPC;
4274                         return 0;
4275                 }
4276                 reserv_clstrs = ar->len;
4277                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4278                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4279                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4280                 } else {
4281                         while (ar->len &&
4282                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4283                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4284
4285                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4286                                 ar->len--;
4287                         }
4288                 }
4289                 inquota = ar->len;
4290                 if (ar->len == 0) {
4291                         *errp = -EDQUOT;
4292                         goto out;
4293                 }
4294         }
4295
4296         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4297         if (!ac) {
4298                 ar->len = 0;
4299                 *errp = -ENOMEM;
4300                 goto out;
4301         }
4302
4303         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4304         if (*errp) {
4305                 ar->len = 0;
4306                 goto out;
4307         }
4308
4309         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4310         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4311                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4312                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4313 repeat:
4314                 /* allocate space in core */
4315                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4316                 if (*errp)
4317                         goto errout;
4318
4319                 /* as we've just preallocated more space than
4320                  * user requested orinally, we store allocated
4321                  * space in a special descriptor */
4322                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4323                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4324                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4325         }
4326         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4327                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4328                 if (*errp == -EAGAIN) {
4329                         /*
4330                          * drop the reference that we took
4331                          * in ext4_mb_use_best_found
4332                          */
4333                         ext4_mb_release_context(ac);
4334                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4335                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4336                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4337                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4338                         goto repeat;
4339                 } else if (*errp)
4340                 errout:
4341                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4342                 else {
4343                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4344                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4345                 }
4346         } else {
4347                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4348                 if (freed)
4349                         goto repeat;
4350                 *errp = -ENOSPC;
4351         }
4352
4353         if (*errp) {
4354                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4355                 ar->len = 0;
4356                 ext4_mb_show_ac(ac);
4357         }
4358         ext4_mb_release_context(ac);
4359 out:
4360         if (ac)
4361                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4362         if (inquota && ar->len < inquota)
4363                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4364         if (!ar->len) {
4365                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4366                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4367                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4368                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4369                                                 reserv_clstrs);
4370         }
4371
4372         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4373
4374         return block;
4375 }
4376
4377 /*
4378  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4379  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4380  * AND the blocks are associated with the same group.
4381  */
4382 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4383                         struct ext4_free_data *entry2)
4384 {
4385         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4386             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4387             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4388                 return 1;
4389         return 0;
4390 }
4391
4392 static noinline_for_stack int
4393 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4394                       struct ext4_free_data *new_entry)
4395 {
4396         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4397         ext4_grpblk_t cluster;
4398         struct ext4_free_data *entry;
4399         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4400         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4401         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4402         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4403         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4404
4405         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4406         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4407         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4408
4409         new_node = &new_entry->efd_node;
4410         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4411
4412         if (!*n) {
4413                 /* first free block exent. We need to
4414                    protect buddy cache from being freed,
4415                  * otherwise we'll refresh it from
4416                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4417                  * blocks */
4418                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4419                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4420         }
4421         while (*n) {
4422                 parent = *n;
4423                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4424                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4425                         n = &(*n)->rb_left;
4426                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4427                         n = &(*n)->rb_right;
4428                 else {
4429                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4430                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4431                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4432                                 "Block already on to-be-freed list");
4433                         return 0;
4434                 }
4435         }
4436
4437         rb_link_node(new_node, parent, n);
4438         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4439
4440         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4441         node = rb_prev(new_node);
4442         if (node) {
4443                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4444                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4445                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4446                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4447                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4448                         ext4_journal_callback_del(handle, &entry->efd_jce);
4449                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4450                 }
4451         }
4452
4453         node = rb_next(new_node);
4454         if (node) {
4455                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4456                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4457                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4458                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4459                         ext4_journal_callback_del(handle, &entry->efd_jce);
4460                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4461                 }
4462         }
4463         /* Add the extent to transaction's private list */
4464         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4465                                   &new_entry->efd_jce);
4466         return 0;
4467 }
4468
4469 /**
4470  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4471  * @handle:             handle for this transaction
4472  * @inode:              inode
4473  * @block:              start physical block to free
4474  * @count:              number of blocks to count
4475  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4476  */
4477 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4478                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4479                       unsigned long count, int flags)
4480 {
4481         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4482         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4483         struct ext4_group_desc *gdp;
4484         unsigned long freed = 0;
4485         unsigned int overflow;
4486         ext4_grpblk_t bit;
4487         struct buffer_head *gd_bh;
4488         ext4_group_t block_group;
4489         struct ext4_sb_info *sbi;
4490         struct ext4_buddy e4b;
4491         unsigned int count_clusters;
4492         int err = 0;
4493         int ret;
4494
4495         if (bh) {
4496                 if (block)
4497                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4498                 else
4499                         block = bh->b_blocknr;
4500         }
4501
4502         sbi = EXT4_SB(sb);
4503         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4504             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4505                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4506                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4507                 goto error_return;
4508         }
4509
4510         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4511         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4512
4513         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4514                 struct buffer_head *tbh = bh;
4515                 int i;
4516
4517                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4518
4519                 for (i = 0; i < count; i++) {
4520                         if (!bh)
4521                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4522                                                         block + i);
4523                         if (unlikely(!tbh))
4524                                 continue;
4525                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4526                                     inode, tbh, block + i);
4527                 }
4528         }
4529
4530         /*
4531          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4532          * after the transaction is committed, which we can do by
4533          * treating the block as metadata, below.  We make an
4534          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4535          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4536          */
4537         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4538                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4539
4540         /*
4541          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4542          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4543          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4544          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4545          * requested to avoid doing so.
4546          */
4547         overflow = block & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4548         if (overflow) {
4549                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4550                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4551                         block += overflow;
4552                         if (count > overflow)
4553                                 count -= overflow;
4554                         else
4555                                 return;
4556                 } else {
4557                         block -= overflow;
4558                         count += overflow;
4559                 }
4560         }
4561         overflow = count & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4562         if (overflow) {
4563                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4564                         if (count > overflow)
4565                                 count -= overflow;
4566                         else
4567                                 return;
4568                 } else
4569                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4570         }
4571
4572 do_more:
4573         overflow = 0;
4574         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4575
4576         /*
4577          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4578          * boundary.
4579          */
4580         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4581                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4582                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4583                 count -= overflow;
4584         }
4585         count_clusters = EXT4_B2C(sbi, count);
4586         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4587         if (!bitmap_bh) {
4588                 err = -EIO;
4589                 goto error_return;
4590         }
4591         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4592         if (!gdp) {
4593                 err = -EIO;
4594                 goto error_return;
4595         }
4596
4597         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4598             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4599             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4600                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4601             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4602                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4603
4604                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4605                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4606                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4607                 goto error_return;
4608         }
4609
4610         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4611         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4612         if (err)
4613                 goto error_return;
4614
4615         /*
4616          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4617          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4618          * using it
4619          */
4620         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4621         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4622         if (err)
4623                 goto error_return;
4624 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4625         {
4626                 int i;
4627                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4628                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4629         }
4630 #endif
4631         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4632
4633         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4634         if (err)
4635                 goto error_return;
4636
4637         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4638                 struct ext4_free_data *new_entry;
4639                 /*
4640                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4641                  * be used until this transaction is committed
4642                  */
4643                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4644                 if (!new_entry) {
4645                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4646                         err = -ENOMEM;
4647                         goto error_return;
4648                 }
4649                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4650                 new_entry->efd_group = block_group;
4651                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4652                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4653
4654                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4655                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4656                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4657         } else {
4658                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4659                  * with group lock held. generate_buddy look at
4660                  * them with group lock_held
4661                  */
4662                 if (test_opt(sb, DISCARD))
4663                         ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4664                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4665                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4666                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4667         }
4668
4669         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4670         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4671         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh,
4672                                    EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) / 8);
4673         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4674         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4675         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4676
4677         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4678                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4679                 atomic_add(count_clusters,
4680                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4681         }
4682
4683         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4684
4685         freed += count;
4686
4687         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4688                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4689
4690         /* We dirtied the bitmap block */
4691         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4692         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4693
4694         /* And the group descriptor block */
4695         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4696         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4697         if (!err)
4698                 err = ret;
4699
4700         if (overflow && !err) {
4701                 block += count;
4702                 count = overflow;
4703                 put_bh(bitmap_bh);
4704                 goto do_more;
4705         }
4706 error_return:
4707         brelse(bitmap_bh);
4708         ext4_std_error(sb, err);
4709         return;
4710 }
4711
4712 /**
4713  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4714  * @handle:                     handle to this transaction
4715  * @sb:                         super block
4716  * @block:                      start physcial block to add to the block group
4717  * @count:                      number of blocks to free
4718  *
4719  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4720  */
4721 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4722                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4723 {
4724         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4725         struct buffer_head *gd_bh;
4726         ext4_group_t block_group;
4727         ext4_grpblk_t bit;
4728         unsigned int i;
4729         struct ext4_group_desc *desc;
4730         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4731         struct ext4_buddy e4b;
4732         int err = 0, ret, blk_free_count;
4733         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4734
4735         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4736
4737         if (count == 0)
4738                 return 0;
4739
4740         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4741         /*
4742          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4743          * boundary.
4744          */
4745         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4746                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4747                              block_group);
4748                 err = -EINVAL;
4749                 goto error_return;
4750         }
4751
4752         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4753         if (!bitmap_bh) {
4754                 err = -EIO;
4755                 goto error_return;
4756         }
4757
4758         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4759         if (!desc) {
4760                 err = -EIO;
4761                 goto error_return;
4762         }
4763
4764         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4765             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4766             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4767             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4768                      sbi->s_itb_per_group)) {
4769                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4770                            "Block = %llu, count = %lu",
4771                            block, count);
4772                 err = -EINVAL;
4773                 goto error_return;
4774         }
4775
4776         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4777         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4778         if (err)
4779                 goto error_return;
4780
4781         /*
4782          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4783          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4784          * using it
4785          */
4786         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4787         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4788         if (err)
4789                 goto error_return;
4790
4791         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4792                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4793                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4794                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4795                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4796                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4797                 } else {
4798                         blocks_freed++;
4799                 }
4800         }
4801
4802         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4803         if (err)
4804                 goto error_return;
4805
4806         /*
4807          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4808          * with group lock held. generate_buddy look at
4809          * them with group lock_held
4810          */
4811         ext4_lock_group(sb, block_group);
4812         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4813         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4814         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4815         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4816         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh,
4817                                    EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) / 8);
4818         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
4819         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4820         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4821                            EXT4_B2C(sbi, blocks_freed));
4822
4823         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4824                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4825                 atomic_add(EXT4_B2C(sbi, blocks_freed),
4826                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4827         }
4828
4829         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4830
4831         /* We dirtied the bitmap block */
4832         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4833         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4834
4835         /* And the group descriptor block */
4836         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4837         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4838         if (!err)
4839                 err = ret;
4840
4841 error_return:
4842         brelse(bitmap_bh);
4843         ext4_std_error(sb, err);
4844         return err;
4845 }
4846
4847 /**
4848  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4849  * @sb:         super block for the file system
4850  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
4851  * @count:      number of blocks to TRIM
4852  * @group:      alloc. group we are working with
4853  * @e4b:        ext4 buddy for the group
4854  *
4855  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
4856  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
4857  * be called with under the group lock.
4858  */
4859 static void ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
4860                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
4861 {
4862         struct ext4_free_extent ex;
4863
4864         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
4865
4866         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
4867
4868         ex.fe_start = start;
4869         ex.fe_group = group;
4870         ex.fe_len = count;
4871
4872         /*
4873          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
4874          * being trimmed.
4875          */
4876         mb_mark_used(e4b, &ex);
4877         ext4_unlock_group(sb, group);
4878         ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
4879         ext4_lock_group(sb, group);
4880         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
4881 }
4882
4883 /**
4884  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
4885  * @sb:                 super block for file system
4886  * @group:              group to be trimmed
4887  * @start:              first group block to examine
4888  * @max:                last group block to examine
4889  * @minblocks:          minimum extent block count
4890  *
4891  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
4892  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
4893  * the extent.
4894  *
4895  *
4896  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
4897  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
4898  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
4899  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
4900  */
4901 static ext4_grpblk_t
4902 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
4903                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
4904                    ext4_grpblk_t minblocks)
4905 {
4906         void *bitmap;
4907         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
4908         struct ext4_buddy e4b;
4909         int ret;
4910
4911         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
4912
4913         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4914         if (ret) {
4915                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
4916                                 "information for %u", group);
4917                 return ret;
4918         }
4919         bitmap = e4b.bd_bitmap;
4920
4921         ext4_lock_group(sb, group);
4922         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
4923             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
4924                 goto out;
4925
4926         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
4927                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
4928
4929         while (start <= max) {
4930                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
4931                 if (start > max)
4932                         break;
4933                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
4934
4935                 if ((next - start) >= minblocks) {
4936                         ext4_trim_extent(sb, start,
4937                                          next - start, group, &e4b);
4938                         count += next - start;
4939                 }
4940                 free_count += next - start;
4941                 start = next + 1;
4942
4943                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4944                         count = -ERESTARTSYS;
4945                         break;
4946                 }
4947
4948                 if (need_resched()) {
4949                         ext4_unlock_group(sb, group);
4950                         cond_resched();
4951                         ext4_lock_group(sb, group);
4952                 }
4953
4954                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
4955                         break;
4956         }
4957
4958         if (!ret)
4959                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
4960 out:
4961         ext4_unlock_group(sb, group);
4962         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4963
4964         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
4965                 count, group);
4966
4967         return count;
4968 }
4969
4970 /**
4971  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
4972  * @sb:                 superblock for filesystem
4973  * @range:              fstrim_range structure
4974  *
4975  * start:       First Byte to trim
4976  * len:         number of Bytes to trim from start
4977  * minlen:      minimum extent length in Bytes
4978  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
4979  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
4980  * is invoked to trim all free space.
4981  */
4982 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
4983 {
4984         struct ext4_group_info *grp;
4985         ext4_group_t group, first_group, last_group;
4986         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
4987         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
4988         ext4_fsblk_t first_data_blk =
4989                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
4990         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
4991         int ret = 0;
4992
4993         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
4994         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
4995         minlen = range->minlen >> sb->s_blocksize_bits;
4996
4997         if (unlikely(minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) ||
4998             unlikely(start >= max_blks))
4999                 return -EINVAL;
5000         if (end >= max_blks)
5001                 end = max_blks - 1;
5002         if (end <= first_data_blk)
5003                 goto out;
5004         if (start < first_data_blk)
5005                 start = first_data_blk;
5006
5007         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5008         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5009                                      &first_group, &first_cluster);
5010         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5011                                      &last_group, &last_cluster);
5012
5013         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5014         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5015
5016         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5017                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5018                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5019                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5020                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5021                         if (ret)
5022                                 break;
5023                 }
5024
5025                 /*
5026                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5027                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5028                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5029                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5030                  */
5031                 if (group == last_group)
5032                         end = last_cluster;
5033
5034                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5035                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5036                                                 end, minlen);
5037                         if (cnt < 0) {
5038                                 ret = cnt;
5039                                 break;
5040                         }
5041                         trimmed += cnt;
5042                 }
5043
5044                 /*
5045                  * For every group except the first one, we are sure
5046                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5047                  */
5048                 first_cluster = 0;
5049         }
5050
5051         if (!ret)
5052                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5053
5054 out:
5055         range->len = trimmed * sb->s_blocksize;
5056         return ret;
5057 }