]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - fs/ext4/mballoc.c
ext4: teach ext4_free_blocks() about bigalloc and clusters
[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 "mballoc.h"
25 #include <linux/debugfs.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <trace/events/ext4.h>
28
29 /*
30  * MUSTDO:
31  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
32  *   - search for metadata in few groups
33  *
34  * TODO v4:
35  *   - normalization should take into account whether file is still open
36  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
37  *   - don't normalize tails
38  *   - quota
39  *   - reservation for superuser
40  *
41  * TODO v3:
42  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
43  *   - track min/max extents in each group for better group selection
44  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
45  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
46  *   - error handling
47  */
48
49 /*
50  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
51  * near to the goal(block) value specified.
52  *
53  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
54  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
55  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
56  * would have after allocation, or the current file size, which ever
57  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
58  * select to use the group preallocation. The default value of
59  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
60  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
61  * terms of number of blocks.
62  *
63  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
64  * ensure that we have small files closer together on the disk.
65  *
66  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
67  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
68  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
69  * represented as:
70  *
71  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
72  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
73  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
74  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
75  *
76  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
77  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
78  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
79  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
80  *
81  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
82  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
83  * pa_free.
84  *
85  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
86  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
87  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
88  *
89  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
90  *
91  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
92  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
93  *
94  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
95  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
96  *
97  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
98  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
99  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
100  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
101  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
102  * we can access them through the page cache. The information regarding
103  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
104  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
105  * inode as:
106  *
107  *  {                        page                        }
108  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
109  *
110  *
111  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
112  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
113  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
114  * which is blocks_per_page/2
115  *
116  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
117  * away when the filesystem is unmounted.
118  *
119  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
120  * to locate that many free blocks we return with additional information
121  * regarding rest of the contiguous physical block available
122  *
123  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
124  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
125  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
126  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
127  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
128  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
129  * sbi->s_mb_group_prealloc. Default value of s_mb_group_prealloc is
130  * 512 blocks. This can be tuned via
131  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
132  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
133  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
134  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
135  * greater than the default mb_group_prealloc.
136  *
137  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
138  *
139  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
140  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
141  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
142  *
143  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
144  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
145  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
146  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
147  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
148  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
149  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
150  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
151  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
152  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
153  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
154  * the group specified as the goal value in allocation context via
155  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
156  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
157  * checked.
158  *
159  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
160  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
161  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
162  * subsequent request.
163  */
164
165 /*
166  * mballoc operates on the following data:
167  *  - on-disk bitmap
168  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
169  *  - preallocation descriptors (PAs)
170  *
171  * there are two types of preallocations:
172  *  - inode
173  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
174  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
175  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
176  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
177  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
178  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
179  *    also means that freeing any block within descriptor's range
180  *    must discard all preallocated blocks.
181  *  - locality group
182  *    assigned to specific locality group which does not translate to
183  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
184  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
185  *    it's consumed from the beginning to the end.
186  *
187  * relation between them can be expressed as:
188  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
189  *
190  * this mean blocks mballoc considers used are:
191  *  - allocated blocks (persistent)
192  *  - preallocated blocks (non-persistent)
193  *
194  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
195  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
196  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
197  *
198  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
199  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
200  *
201  * all operations can be expressed as:
202  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
203  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
204  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
205  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
206  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
207  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
208  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
209  *        is used in real operation because we can't know actual used
210  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
211  *
212  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
213  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
214  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
215  * the following knowledge:
216  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
217  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
218  *     nobody can re-allocate that block
219  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
220  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
221  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
222  *     block
223  *
224  * so, now we're building a concurrency table:
225  *  - init buddy vs.
226  *    - new PA
227  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
228  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
229  *    - use inode PA
230  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
231  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
232  *    - discard inode PA
233  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
234  *    - use locality group PA
235  *      again PA-=N must be serialized with init
236  *    - discard locality group PA
237  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
238  *  - new PA vs.
239  *    - use inode PA
240  *      i_data_sem serializes them
241  *    - discard inode PA
242  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
243  *    - use locality group PA
244  *      some mutex should serialize them
245  *    - discard locality group PA
246  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
247  *  - use inode PA
248  *    - use inode PA
249  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
250  *    - discard inode PA
251  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
252  *    - use locality group PA
253  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
254  *    - discard locality group PA
255  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
256  *
257  * now we're ready to make few consequences:
258  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
259  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
260  *  - PA changes only after on-disk bitmap
261  *  - discard must not compete with init. either init is done before
262  *    any discard or they're serialized somehow
263  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
264  *
265  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
266  * in this case, but we should care about concurrent init
267  *
268  */
269
270  /*
271  * Logic in few words:
272  *
273  *  - allocation:
274  *    load group
275  *    find blocks
276  *    mark bits in on-disk bitmap
277  *    release group
278  *
279  *  - use preallocation:
280  *    find proper PA (per-inode or group)
281  *    load group
282  *    mark bits in on-disk bitmap
283  *    release group
284  *    release PA
285  *
286  *  - free:
287  *    load group
288  *    mark bits in on-disk bitmap
289  *    release group
290  *
291  *  - discard preallocations in group:
292  *    mark PAs deleted
293  *    move them onto local list
294  *    load on-disk bitmap
295  *    load group
296  *    remove PA from object (inode or locality group)
297  *    mark free blocks in-core
298  *
299  *  - discard inode's preallocations:
300  */
301
302 /*
303  * Locking rules
304  *
305  * Locks:
306  *  - bitlock on a group        (group)
307  *  - object (inode/locality)   (object)
308  *  - per-pa lock               (pa)
309  *
310  * Paths:
311  *  - new pa
312  *    object
313  *    group
314  *
315  *  - find and use pa:
316  *    pa
317  *
318  *  - release consumed pa:
319  *    pa
320  *    group
321  *    object
322  *
323  *  - generate in-core bitmap:
324  *    group
325  *        pa
326  *
327  *  - discard all for given object (inode, locality group):
328  *    object
329  *        pa
330  *    group
331  *
332  *  - discard all for given group:
333  *    group
334  *        pa
335  *    group
336  *        object
337  *
338  */
339 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
340 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
341 static struct kmem_cache *ext4_free_ext_cachep;
342
343 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
344  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
345  * each unique s_blocksize_bits */
346 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
347 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
348
349 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
350         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
351         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
352         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
353 };
354
355 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
356                                         ext4_group_t group);
357 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
358                                                 ext4_group_t group);
359 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn);
360
361 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
362 {
363 #if BITS_PER_LONG == 64
364         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
365         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
366 #elif BITS_PER_LONG == 32
367         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
368         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
369 #else
370 #error "how many bits you are?!"
371 #endif
372         return addr;
373 }
374
375 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
376 {
377         /*
378          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
379          * needs unsigned long aligned address
380          */
381         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
382         return ext4_test_bit(bit, addr);
383 }
384
385 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
386 {
387         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
388         ext4_set_bit(bit, addr);
389 }
390
391 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
392 {
393         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
394         ext4_clear_bit(bit, addr);
395 }
396
397 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
398 {
399         int fix = 0, ret, tmpmax;
400         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
401         tmpmax = max + fix;
402         start += fix;
403
404         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
405         if (ret > max)
406                 return max;
407         return ret;
408 }
409
410 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
411 {
412         int fix = 0, ret, tmpmax;
413         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
414         tmpmax = max + fix;
415         start += fix;
416
417         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
418         if (ret > max)
419                 return max;
420         return ret;
421 }
422
423 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
424 {
425         char *bb;
426
427         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
428         BUG_ON(max == NULL);
429
430         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
431                 *max = 0;
432                 return NULL;
433         }
434
435         /* at order 0 we see each particular block */
436         if (order == 0) {
437                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
438                 return EXT4_MB_BITMAP(e4b);
439         }
440
441         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b) + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
442         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
443
444         return bb;
445 }
446
447 #ifdef DOUBLE_CHECK
448 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
449                            int first, int count)
450 {
451         int i;
452         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
453
454         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
455                 return;
456         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
457         for (i = 0; i < count; i++) {
458                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
459                         ext4_fsblk_t blocknr;
460
461                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
462                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
463                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
464                                               inode ? inode->i_ino : 0,
465                                               blocknr,
466                                               "freeing block already freed "
467                                               "(bit %u)",
468                                               first + i);
469                 }
470                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
471         }
472 }
473
474 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
475 {
476         int i;
477
478         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
479                 return;
480         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
481         for (i = 0; i < count; i++) {
482                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
483                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
484         }
485 }
486
487 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
488 {
489         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
490                 unsigned char *b1, *b2;
491                 int i;
492                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
493                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
494                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
495                         if (b1[i] != b2[i]) {
496                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
497                                          "corruption in group %u "
498                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
499                                          "on disk/prealloc",
500                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
501                                 BUG();
502                         }
503                 }
504         }
505 }
506
507 #else
508 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
509                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
510 {
511         return;
512 }
513 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
514                                                 int first, int count)
515 {
516         return;
517 }
518 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
519 {
520         return;
521 }
522 #endif
523
524 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
525
526 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
527 do {                                                                    \
528         if (!(assert)) {                                                \
529                 printk(KERN_EMERG                                       \
530                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
531                         function, file, line, # assert);                \
532                 BUG();                                                  \
533         }                                                               \
534 } while (0)
535
536 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
537                                 const char *function, int line)
538 {
539         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
540         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
541         int max;
542         int max2;
543         int i;
544         int j;
545         int k;
546         int count;
547         struct ext4_group_info *grp;
548         int fragments = 0;
549         int fstart;
550         struct list_head *cur;
551         void *buddy;
552         void *buddy2;
553
554         {
555                 static int mb_check_counter;
556                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
557                         return 0;
558         }
559
560         while (order > 1) {
561                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
562                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
563                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
564                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
565                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
566                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
567
568                 count = 0;
569                 for (i = 0; i < max; i++) {
570
571                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
572                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
573                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
574                                         MB_CHECK_ASSERT(
575                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
576                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
577                                         MB_CHECK_ASSERT(
578                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
579                                 }
580                                 continue;
581                         }
582
583                         /* both bits in buddy2 must be 0 */
584                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
585                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
586
587                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
588                                 k = (i * (1 << order)) + j;
589                                 MB_CHECK_ASSERT(
590                                         !mb_test_bit(k, EXT4_MB_BITMAP(e4b)));
591                         }
592                         count++;
593                 }
594                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
595                 order--;
596         }
597
598         fstart = -1;
599         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
600         for (i = 0; i < max; i++) {
601                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
602                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
603                         if (fstart == -1) {
604                                 fragments++;
605                                 fstart = i;
606                         }
607                         continue;
608                 }
609                 fstart = -1;
610                 /* check used bits only */
611                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
612                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
613                         k = i >> j;
614                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
615                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
616                 }
617         }
618         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
619         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
620
621         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
622         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
623                 ext4_group_t groupnr;
624                 struct ext4_prealloc_space *pa;
625                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
626                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
627                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
628                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
629                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
630         }
631         return 0;
632 }
633 #undef MB_CHECK_ASSERT
634 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
635                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
636 #else
637 #define mb_check_buddy(e4b)
638 #endif
639
640 /*
641  * Divide blocks started from @first with length @len into
642  * smaller chunks with power of 2 blocks.
643  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
644  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
645  */
646 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
647                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
648                                         struct ext4_group_info *grp)
649 {
650         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
651         ext4_grpblk_t min;
652         ext4_grpblk_t max;
653         ext4_grpblk_t chunk;
654         unsigned short border;
655
656         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
657
658         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
659
660         while (len > 0) {
661                 /* find how many blocks can be covered since this position */
662                 max = ffs(first | border) - 1;
663
664                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
665                 min = fls(len) - 1;
666
667                 if (max < min)
668                         min = max;
669                 chunk = 1 << min;
670
671                 /* mark multiblock chunks only */
672                 grp->bb_counters[min]++;
673                 if (min > 0)
674                         mb_clear_bit(first >> min,
675                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
676
677                 len -= chunk;
678                 first += chunk;
679         }
680 }
681
682 /*
683  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
684  * group.
685  */
686 static void
687 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
688 {
689         int i;
690         int bits;
691
692         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
693
694         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
695         for (i = bits; i >= 0; i--) {
696                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
697                         grp->bb_largest_free_order = i;
698                         break;
699                 }
700         }
701 }
702
703 static noinline_for_stack
704 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
705                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
706 {
707         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
708         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
709         ext4_grpblk_t i = 0;
710         ext4_grpblk_t first;
711         ext4_grpblk_t len;
712         unsigned free = 0;
713         unsigned fragments = 0;
714         unsigned long long period = get_cycles();
715
716         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
717          * of on-disk bitmap and preallocations */
718         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
719         grp->bb_first_free = i;
720         while (i < max) {
721                 fragments++;
722                 first = i;
723                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
724                 len = i - first;
725                 free += len;
726                 if (len > 1)
727                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
728                 else
729                         grp->bb_counters[0]++;
730                 if (i < max)
731                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
732         }
733         grp->bb_fragments = fragments;
734
735         if (free != grp->bb_free) {
736                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
737                                       "%u clusters in bitmap, %u in gd",
738                                       free, grp->bb_free);
739                 /*
740                  * If we intent to continue, we consider group descritor
741                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
742                  */
743                 grp->bb_free = free;
744         }
745         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
746
747         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
748
749         period = get_cycles() - period;
750         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
751         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
752         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
753         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
754 }
755
756 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
757  * for convenience. The information regarding each group
758  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
759  * block bitmap and buddy information. The information are
760  * stored in the inode as
761  *
762  * {                        page                        }
763  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
764  *
765  *
766  * one block each for bitmap and buddy information.
767  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
768  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
769  * So it can have information regarding groups_per_page which
770  * is blocks_per_page/2
771  *
772  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
773  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
774  */
775
776 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
777 {
778         ext4_group_t ngroups;
779         int blocksize;
780         int blocks_per_page;
781         int groups_per_page;
782         int err = 0;
783         int i;
784         ext4_group_t first_group;
785         int first_block;
786         struct super_block *sb;
787         struct buffer_head *bhs;
788         struct buffer_head **bh;
789         struct inode *inode;
790         char *data;
791         char *bitmap;
792         struct ext4_group_info *grinfo;
793
794         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
795
796         inode = page->mapping->host;
797         sb = inode->i_sb;
798         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
799         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
800         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
801
802         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
803         if (groups_per_page == 0)
804                 groups_per_page = 1;
805
806         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
807         if (groups_per_page > 1) {
808                 err = -ENOMEM;
809                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
810                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
811                 if (bh == NULL)
812                         goto out;
813         } else
814                 bh = &bhs;
815
816         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
817
818         /* read all groups the page covers into the cache */
819         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
820                 struct ext4_group_desc *desc;
821
822                 if (first_group + i >= ngroups)
823                         break;
824
825                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
826                 /*
827                  * If page is uptodate then we came here after online resize
828                  * which added some new uninitialized group info structs, so
829                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
830                  * which may be currently in use by an allocating task.
831                  */
832                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
833                         bh[i] = NULL;
834                         continue;
835                 }
836
837                 err = -EIO;
838                 desc = ext4_get_group_desc(sb, first_group + i, NULL);
839                 if (desc == NULL)
840                         goto out;
841
842                 err = -ENOMEM;
843                 bh[i] = sb_getblk(sb, ext4_block_bitmap(sb, desc));
844                 if (bh[i] == NULL)
845                         goto out;
846
847                 if (bitmap_uptodate(bh[i]))
848                         continue;
849
850                 lock_buffer(bh[i]);
851                 if (bitmap_uptodate(bh[i])) {
852                         unlock_buffer(bh[i]);
853                         continue;
854                 }
855                 ext4_lock_group(sb, first_group + i);
856                 if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
857                         ext4_init_block_bitmap(sb, bh[i],
858                                                 first_group + i, desc);
859                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
860                         set_buffer_uptodate(bh[i]);
861                         ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
862                         unlock_buffer(bh[i]);
863                         continue;
864                 }
865                 ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
866                 if (buffer_uptodate(bh[i])) {
867                         /*
868                          * if not uninit if bh is uptodate,
869                          * bitmap is also uptodate
870                          */
871                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
872                         unlock_buffer(bh[i]);
873                         continue;
874                 }
875                 get_bh(bh[i]);
876                 /*
877                  * submit the buffer_head for read. We can
878                  * safely mark the bitmap as uptodate now.
879                  * We do it here so the bitmap uptodate bit
880                  * get set with buffer lock held.
881                  */
882                 set_bitmap_uptodate(bh[i]);
883                 bh[i]->b_end_io = end_buffer_read_sync;
884                 submit_bh(READ, bh[i]);
885                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", first_group + i);
886         }
887
888         /* wait for I/O completion */
889         for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
890                 if (bh[i])
891                         wait_on_buffer(bh[i]);
892
893         err = -EIO;
894         for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
895                 if (bh[i] && !buffer_uptodate(bh[i]))
896                         goto out;
897
898         err = 0;
899         first_block = page->index * blocks_per_page;
900         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
901                 int group;
902
903                 group = (first_block + i) >> 1;
904                 if (group >= ngroups)
905                         break;
906
907                 if (!bh[group - first_group])
908                         /* skip initialized uptodate buddy */
909                         continue;
910
911                 /*
912                  * data carry information regarding this
913                  * particular group in the format specified
914                  * above
915                  *
916                  */
917                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
918                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
919
920                 /*
921                  * We place the buddy block and bitmap block
922                  * close together
923                  */
924                 if ((first_block + i) & 1) {
925                         /* this is block of buddy */
926                         BUG_ON(incore == NULL);
927                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
928                                 group, page->index, i * blocksize);
929                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
930                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
931                         grinfo->bb_fragments = 0;
932                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
933                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
934                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
935                         /*
936                          * incore got set to the group block bitmap below
937                          */
938                         ext4_lock_group(sb, group);
939                         /* init the buddy */
940                         memset(data, 0xff, blocksize);
941                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
942                         ext4_unlock_group(sb, group);
943                         incore = NULL;
944                 } else {
945                         /* this is block of bitmap */
946                         BUG_ON(incore != NULL);
947                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
948                                 group, page->index, i * blocksize);
949                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
950
951                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
952                         ext4_lock_group(sb, group);
953                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
954
955                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
956                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
957                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
958                         ext4_unlock_group(sb, group);
959
960                         /* set incore so that the buddy information can be
961                          * generated using this
962                          */
963                         incore = data;
964                 }
965         }
966         SetPageUptodate(page);
967
968 out:
969         if (bh) {
970                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
971                         brelse(bh[i]);
972                 if (bh != &bhs)
973                         kfree(bh);
974         }
975         return err;
976 }
977
978 /*
979  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
980  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
981  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
982  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
983  */
984 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
985                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
986 {
987         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
988         int block, pnum, poff;
989         int blocks_per_page;
990         struct page *page;
991
992         e4b->bd_buddy_page = NULL;
993         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
994
995         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
996         /*
997          * the buddy cache inode stores the block bitmap
998          * and buddy information in consecutive blocks.
999          * So for each group we need two blocks.
1000          */
1001         block = group * 2;
1002         pnum = block / blocks_per_page;
1003         poff = block % blocks_per_page;
1004         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1005         if (!page)
1006                 return -EIO;
1007         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1008         e4b->bd_bitmap_page = page;
1009         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1010
1011         if (blocks_per_page >= 2) {
1012                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1013                 return 0;
1014         }
1015
1016         block++;
1017         pnum = block / blocks_per_page;
1018         poff = block % blocks_per_page;
1019         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1020         if (!page)
1021                 return -EIO;
1022         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1023         e4b->bd_buddy_page = page;
1024         return 0;
1025 }
1026
1027 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1028 {
1029         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1030                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1031                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1032         }
1033         if (e4b->bd_buddy_page) {
1034                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1035                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1036         }
1037 }
1038
1039 /*
1040  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1041  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1042  * calling this routine!
1043  */
1044 static noinline_for_stack
1045 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1046 {
1047
1048         struct ext4_group_info *this_grp;
1049         struct ext4_buddy e4b;
1050         struct page *page;
1051         int ret = 0;
1052
1053         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1054         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1055         /*
1056          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1057          * page which map to the group from which we are already
1058          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1059          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1060          * would have pinned buddy page to page cache.
1061          */
1062         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1063         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1064                 /*
1065                  * somebody initialized the group
1066                  * return without doing anything
1067                  */
1068                 goto err;
1069         }
1070
1071         page = e4b.bd_bitmap_page;
1072         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1073         if (ret)
1074                 goto err;
1075         if (!PageUptodate(page)) {
1076                 ret = -EIO;
1077                 goto err;
1078         }
1079         mark_page_accessed(page);
1080
1081         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1082                 /*
1083                  * If both the bitmap and buddy are in
1084                  * the same page we don't need to force
1085                  * init the buddy
1086                  */
1087                 ret = 0;
1088                 goto err;
1089         }
1090         /* init buddy cache */
1091         page = e4b.bd_buddy_page;
1092         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1093         if (ret)
1094                 goto err;
1095         if (!PageUptodate(page)) {
1096                 ret = -EIO;
1097                 goto err;
1098         }
1099         mark_page_accessed(page);
1100 err:
1101         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1102         return ret;
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1107  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1108  * calling this routine!
1109  */
1110 static noinline_for_stack int
1111 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1112                                         struct ext4_buddy *e4b)
1113 {
1114         int blocks_per_page;
1115         int block;
1116         int pnum;
1117         int poff;
1118         struct page *page;
1119         int ret;
1120         struct ext4_group_info *grp;
1121         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1122         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1123
1124         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1125
1126         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1127         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1128
1129         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1130         e4b->bd_info = grp;
1131         e4b->bd_sb = sb;
1132         e4b->bd_group = group;
1133         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1134         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1135
1136         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1137                 /*
1138                  * we need full data about the group
1139                  * to make a good selection
1140                  */
1141                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1142                 if (ret)
1143                         return ret;
1144         }
1145
1146         /*
1147          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1148          * and buddy information in consecutive blocks.
1149          * So for each group we need two blocks.
1150          */
1151         block = group * 2;
1152         pnum = block / blocks_per_page;
1153         poff = block % blocks_per_page;
1154
1155         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1156          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1157         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1158         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1159                 if (page)
1160                         /*
1161                          * drop the page reference and try
1162                          * to get the page with lock. If we
1163                          * are not uptodate that implies
1164                          * somebody just created the page but
1165                          * is yet to initialize the same. So
1166                          * wait for it to initialize.
1167                          */
1168                         page_cache_release(page);
1169                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1170                 if (page) {
1171                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1172                         if (!PageUptodate(page)) {
1173                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1174                                 if (ret) {
1175                                         unlock_page(page);
1176                                         goto err;
1177                                 }
1178                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1179                                                (poff * sb->s_blocksize));
1180                         }
1181                         unlock_page(page);
1182                 }
1183         }
1184         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1185                 ret = -EIO;
1186                 goto err;
1187         }
1188         e4b->bd_bitmap_page = page;
1189         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1190         mark_page_accessed(page);
1191
1192         block++;
1193         pnum = block / blocks_per_page;
1194         poff = block % blocks_per_page;
1195
1196         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1197         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1198                 if (page)
1199                         page_cache_release(page);
1200                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1201                 if (page) {
1202                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1203                         if (!PageUptodate(page)) {
1204                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1205                                 if (ret) {
1206                                         unlock_page(page);
1207                                         goto err;
1208                                 }
1209                         }
1210                         unlock_page(page);
1211                 }
1212         }
1213         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1214                 ret = -EIO;
1215                 goto err;
1216         }
1217         e4b->bd_buddy_page = page;
1218         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1219         mark_page_accessed(page);
1220
1221         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1222         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1223
1224         return 0;
1225
1226 err:
1227         if (page)
1228                 page_cache_release(page);
1229         if (e4b->bd_bitmap_page)
1230                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1231         if (e4b->bd_buddy_page)
1232                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1233         e4b->bd_buddy = NULL;
1234         e4b->bd_bitmap = NULL;
1235         return ret;
1236 }
1237
1238 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1239 {
1240         if (e4b->bd_bitmap_page)
1241                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1242         if (e4b->bd_buddy_page)
1243                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1244 }
1245
1246
1247 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1248 {
1249         int order = 1;
1250         void *bb;
1251
1252         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
1253         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1254
1255         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b);
1256         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1257                 block = block >> 1;
1258                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1259                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1260                         return order;
1261                 }
1262                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1263                 order++;
1264         }
1265         return 0;
1266 }
1267
1268 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1269 {
1270         __u32 *addr;
1271
1272         len = cur + len;
1273         while (cur < len) {
1274                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1275                         /* fast path: clear whole word at once */
1276                         addr = bm + (cur >> 3);
1277                         *addr = 0;
1278                         cur += 32;
1279                         continue;
1280                 }
1281                 mb_clear_bit(cur, bm);
1282                 cur++;
1283         }
1284 }
1285
1286 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1287 {
1288         __u32 *addr;
1289
1290         len = cur + len;
1291         while (cur < len) {
1292                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1293                         /* fast path: set whole word at once */
1294                         addr = bm + (cur >> 3);
1295                         *addr = 0xffffffff;
1296                         cur += 32;
1297                         continue;
1298                 }
1299                 mb_set_bit(cur, bm);
1300                 cur++;
1301         }
1302 }
1303
1304 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1305                           int first, int count)
1306 {
1307         int block = 0;
1308         int max = 0;
1309         int order;
1310         void *buddy;
1311         void *buddy2;
1312         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1313
1314         BUG_ON(first + count > (sb->s_blocksize << 3));
1315         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1316         mb_check_buddy(e4b);
1317         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1318
1319         e4b->bd_info->bb_free += count;
1320         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1321                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1322
1323         /* let's maintain fragments counter */
1324         if (first != 0)
1325                 block = !mb_test_bit(first - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1326         if (first + count < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1327                 max = !mb_test_bit(first + count, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1328         if (block && max)
1329                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1330         else if (!block && !max)
1331                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1332
1333         /* let's maintain buddy itself */
1334         while (count-- > 0) {
1335                 block = first++;
1336                 order = 0;
1337
1338                 if (!mb_test_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b))) {
1339                         ext4_fsblk_t blocknr;
1340
1341                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1342                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1343                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1344                                               inode ? inode->i_ino : 0,
1345                                               blocknr,
1346                                               "freeing already freed block "
1347                                               "(bit %u)", block);
1348                 }
1349                 mb_clear_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1350                 e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1351
1352                 /* start of the buddy */
1353                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1354
1355                 do {
1356                         block &= ~1UL;
1357                         if (mb_test_bit(block, buddy) ||
1358                                         mb_test_bit(block + 1, buddy))
1359                                 break;
1360
1361                         /* both the buddies are free, try to coalesce them */
1362                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order + 1, &max);
1363
1364                         if (!buddy2)
1365                                 break;
1366
1367                         if (order > 0) {
1368                                 /* for special purposes, we don't set
1369                                  * free bits in bitmap */
1370                                 mb_set_bit(block, buddy);
1371                                 mb_set_bit(block + 1, buddy);
1372                         }
1373                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1374                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1375
1376                         block = block >> 1;
1377                         order++;
1378                         e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1379
1380                         mb_clear_bit(block, buddy2);
1381                         buddy = buddy2;
1382                 } while (1);
1383         }
1384         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1385         mb_check_buddy(e4b);
1386 }
1387
1388 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int order, int block,
1389                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1390 {
1391         int next = block;
1392         int max;
1393         int ord;
1394         void *buddy;
1395
1396         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1397         BUG_ON(ex == NULL);
1398
1399         buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1400         BUG_ON(buddy == NULL);
1401         BUG_ON(block >= max);
1402         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1403                 ex->fe_len = 0;
1404                 ex->fe_start = 0;
1405                 ex->fe_group = 0;
1406                 return 0;
1407         }
1408
1409         /* FIXME dorp order completely ? */
1410         if (likely(order == 0)) {
1411                 /* find actual order */
1412                 order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1413                 block = block >> order;
1414         }
1415
1416         ex->fe_len = 1 << order;
1417         ex->fe_start = block << order;
1418         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1419
1420         /* calc difference from given start */
1421         next = next - ex->fe_start;
1422         ex->fe_len -= next;
1423         ex->fe_start += next;
1424
1425         while (needed > ex->fe_len &&
1426                (buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1427
1428                 if (block + 1 >= max)
1429                         break;
1430
1431                 next = (block + 1) * (1 << order);
1432                 if (mb_test_bit(next, EXT4_MB_BITMAP(e4b)))
1433                         break;
1434
1435                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1436
1437                 order = ord;
1438                 block = next >> order;
1439                 ex->fe_len += 1 << order;
1440         }
1441
1442         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1443         return ex->fe_len;
1444 }
1445
1446 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1447 {
1448         int ord;
1449         int mlen = 0;
1450         int max = 0;
1451         int cur;
1452         int start = ex->fe_start;
1453         int len = ex->fe_len;
1454         unsigned ret = 0;
1455         int len0 = len;
1456         void *buddy;
1457
1458         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1459         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1460         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1461         mb_check_buddy(e4b);
1462         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1463
1464         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1465         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1466                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1467
1468         /* let's maintain fragments counter */
1469         if (start != 0)
1470                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1471         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1472                 max = !mb_test_bit(start + len, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1473         if (mlen && max)
1474                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1475         else if (!mlen && !max)
1476                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1477
1478         /* let's maintain buddy itself */
1479         while (len) {
1480                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1481
1482                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1483                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1484                         mlen = 1 << ord;
1485                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1486                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1487                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1488                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1489                         start += mlen;
1490                         len -= mlen;
1491                         BUG_ON(len < 0);
1492                         continue;
1493                 }
1494
1495                 /* store for history */
1496                 if (ret == 0)
1497                         ret = len | (ord << 16);
1498
1499                 /* we have to split large buddy */
1500                 BUG_ON(ord <= 0);
1501                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1502                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1503                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1504
1505                 ord--;
1506                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1507                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1508                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1509                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1510                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1511                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1512         }
1513         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1514
1515         ext4_set_bits(EXT4_MB_BITMAP(e4b), ex->fe_start, len0);
1516         mb_check_buddy(e4b);
1517
1518         return ret;
1519 }
1520
1521 /*
1522  * Must be called under group lock!
1523  */
1524 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1525                                         struct ext4_buddy *e4b)
1526 {
1527         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1528         int ret;
1529
1530         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1531         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1532
1533         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1534         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1535         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1536
1537         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1538          * allocated blocks for history */
1539         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1540
1541         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1542         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1543         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1544
1545         /*
1546          * take the page reference. We want the page to be pinned
1547          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1548          * group until we update the bitmap. That would mean we
1549          * double allocate blocks. The reference is dropped
1550          * in ext4_mb_release_context
1551          */
1552         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1553         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1554         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1555         get_page(ac->ac_buddy_page);
1556         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1557         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1558                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1559                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1560                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1561                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1562         }
1563 }
1564
1565 /*
1566  * regular allocator, for general purposes allocation
1567  */
1568
1569 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1570                                         struct ext4_buddy *e4b,
1571                                         int finish_group)
1572 {
1573         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1574         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1575         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1576         struct ext4_free_extent ex;
1577         int max;
1578
1579         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1580                 return;
1581         /*
1582          * We don't want to scan for a whole year
1583          */
1584         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1585                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1586                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1587                 return;
1588         }
1589
1590         /*
1591          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1592          */
1593         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1594                 return;
1595
1596         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1597                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1598                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1599                  * when it was found (within this lock-unlock
1600                  * period or not) */
1601                 max = mb_find_extent(e4b, 0, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1602                 if (max >= gex->fe_len) {
1603                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1604                         return;
1605                 }
1606         }
1607 }
1608
1609 /*
1610  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1611  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1612  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1613  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1614  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1615  * mballoc can't find good enough extent.
1616  *
1617  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1618  */
1619 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1620                                         struct ext4_free_extent *ex,
1621                                         struct ext4_buddy *e4b)
1622 {
1623         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1624         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1625
1626         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1627         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1628         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1629         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1630
1631         ac->ac_found++;
1632
1633         /*
1634          * The special case - take what you catch first
1635          */
1636         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1637                 *bex = *ex;
1638                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1639                 return;
1640         }
1641
1642         /*
1643          * Let's check whether the chuck is good enough
1644          */
1645         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1646                 *bex = *ex;
1647                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1648                 return;
1649         }
1650
1651         /*
1652          * If this is first found extent, just store it in the context
1653          */
1654         if (bex->fe_len == 0) {
1655                 *bex = *ex;
1656                 return;
1657         }
1658
1659         /*
1660          * If new found extent is better, store it in the context
1661          */
1662         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1663                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1664                  * larger than previous best one is better */
1665                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1666                         *bex = *ex;
1667         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1668                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1669                  * an extent that still satisfy the request, but is
1670                  * smaller than previous one */
1671                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1672                         *bex = *ex;
1673         }
1674
1675         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1676 }
1677
1678 static noinline_for_stack
1679 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1680                                         struct ext4_buddy *e4b)
1681 {
1682         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1683         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1684         int max;
1685         int err;
1686
1687         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1688         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1689         if (err)
1690                 return err;
1691
1692         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1693         max = mb_find_extent(e4b, 0, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1694
1695         if (max > 0) {
1696                 ac->ac_b_ex = ex;
1697                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1698         }
1699
1700         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1701         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1702
1703         return 0;
1704 }
1705
1706 static noinline_for_stack
1707 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1708                                 struct ext4_buddy *e4b)
1709 {
1710         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1711         int max;
1712         int err;
1713         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1714         struct ext4_free_extent ex;
1715
1716         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1717                 return 0;
1718
1719         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1720         if (err)
1721                 return err;
1722
1723         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1724         max = mb_find_extent(e4b, 0, ac->ac_g_ex.fe_start,
1725                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1726
1727         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1728                 ext4_fsblk_t start;
1729
1730                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1731                         ex.fe_start;
1732                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1733                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1734                         ac->ac_found++;
1735                         ac->ac_b_ex = ex;
1736                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1737                 }
1738         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1739                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1740                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1741                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1742                 ac->ac_found++;
1743                 ac->ac_b_ex = ex;
1744                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1745         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1746                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1747                  * number of blocks to an existing extent */
1748                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1749                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1750                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1751                 ac->ac_found++;
1752                 ac->ac_b_ex = ex;
1753                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1754         }
1755         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1756         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1757
1758         return 0;
1759 }
1760
1761 /*
1762  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1763  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1764  */
1765 static noinline_for_stack
1766 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1767                                         struct ext4_buddy *e4b)
1768 {
1769         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1770         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1771         void *buddy;
1772         int i;
1773         int k;
1774         int max;
1775
1776         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1777         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1778                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1779                         continue;
1780
1781                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1782                 BUG_ON(buddy == NULL);
1783
1784                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1785                 BUG_ON(k >= max);
1786
1787                 ac->ac_found++;
1788
1789                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1790                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1791                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1792
1793                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1794
1795                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1796
1797                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1798                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1799
1800                 break;
1801         }
1802 }
1803
1804 /*
1805  * The routine scans the group and measures all found extents.
1806  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1807  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1808  */
1809 static noinline_for_stack
1810 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1811                                         struct ext4_buddy *e4b)
1812 {
1813         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1814         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1815         struct ext4_free_extent ex;
1816         int i;
1817         int free;
1818
1819         free = e4b->bd_info->bb_free;
1820         BUG_ON(free <= 0);
1821
1822         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1823
1824         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1825                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1826                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1827                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1828                         /*
1829                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1830                          * free blocks even though group info says we
1831                          * we have free blocks
1832                          */
1833                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1834                                         "%d free clusters as per "
1835                                         "group info. But bitmap says 0",
1836                                         free);
1837                         break;
1838                 }
1839
1840                 mb_find_extent(e4b, 0, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1841                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1842                 if (free < ex.fe_len) {
1843                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1844                                         "%d free clusters as per "
1845                                         "group info. But got %d blocks",
1846                                         free, ex.fe_len);
1847                         /*
1848                          * The number of free blocks differs. This mostly
1849                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1850                          * without claiming the space.
1851                          */
1852                         break;
1853                 }
1854
1855                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1856
1857                 i += ex.fe_len;
1858                 free -= ex.fe_len;
1859         }
1860
1861         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1862 }
1863
1864 /*
1865  * This is a special case for storages like raid5
1866  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1867  */
1868 static noinline_for_stack
1869 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1870                                  struct ext4_buddy *e4b)
1871 {
1872         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1873         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1874         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1875         struct ext4_free_extent ex;
1876         ext4_fsblk_t first_group_block;
1877         ext4_fsblk_t a;
1878         ext4_grpblk_t i;
1879         int max;
1880
1881         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1882
1883         /* find first stripe-aligned block in group */
1884         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1885
1886         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1887         do_div(a, sbi->s_stripe);
1888         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1889
1890         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1891                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1892                         max = mb_find_extent(e4b, 0, i, sbi->s_stripe, &ex);
1893                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1894                                 ac->ac_found++;
1895                                 ac->ac_b_ex = ex;
1896                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1897                                 break;
1898                         }
1899                 }
1900                 i += sbi->s_stripe;
1901         }
1902 }
1903
1904 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1905 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1906                                 ext4_group_t group, int cr)
1907 {
1908         unsigned free, fragments;
1909         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1910         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1911
1912         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1913
1914         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1915         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1916                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1917                 if (ret)
1918                         return 0;
1919         }
1920
1921         free = grp->bb_free;
1922         fragments = grp->bb_fragments;
1923         if (free == 0)
1924                 return 0;
1925         if (fragments == 0)
1926                 return 0;
1927
1928         switch (cr) {
1929         case 0:
1930                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
1931
1932                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
1933                         return 0;
1934
1935                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1936                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1937                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1938                     ((group % flex_size) == 0))
1939                         return 0;
1940
1941                 return 1;
1942         case 1:
1943                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1944                         return 1;
1945                 break;
1946         case 2:
1947                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1948                         return 1;
1949                 break;
1950         case 3:
1951                 return 1;
1952         default:
1953                 BUG();
1954         }
1955
1956         return 0;
1957 }
1958
1959 static noinline_for_stack int
1960 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
1961 {
1962         ext4_group_t ngroups, group, i;
1963         int cr;
1964         int err = 0;
1965         struct ext4_sb_info *sbi;
1966         struct super_block *sb;
1967         struct ext4_buddy e4b;
1968
1969         sb = ac->ac_sb;
1970         sbi = EXT4_SB(sb);
1971         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1972         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
1973         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
1974                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
1975
1976         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1977
1978         /* first, try the goal */
1979         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
1980         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1981                 goto out;
1982
1983         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
1984                 goto out;
1985
1986         /*
1987          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
1988          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
1989          * try exact allocation using buddy.
1990          */
1991         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
1992         ac->ac_2order = 0;
1993         /*
1994          * We search using buddy data only if the order of the request
1995          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
1996          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
1997          */
1998         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
1999                 /*
2000                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2001                  */
2002                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2003                         ac->ac_2order = i - 1;
2004         }
2005
2006         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2007         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2008                 /* TBD: may be hot point */
2009                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2010                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2011                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2012                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2013         }
2014
2015         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2016         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2017         /*
2018          * cr == 0 try to get exact allocation,
2019          * cr == 3  try to get anything
2020          */
2021 repeat:
2022         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2023                 ac->ac_criteria = cr;
2024                 /*
2025                  * searching for the right group start
2026                  * from the goal value specified
2027                  */
2028                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2029
2030                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2031                         if (group == ngroups)
2032                                 group = 0;
2033
2034                         /* This now checks without needing the buddy page */
2035                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2036                                 continue;
2037
2038                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2039                         if (err)
2040                                 goto out;
2041
2042                         ext4_lock_group(sb, group);
2043
2044                         /*
2045                          * We need to check again after locking the
2046                          * block group
2047                          */
2048                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2049                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2050                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2051                                 continue;
2052                         }
2053
2054                         ac->ac_groups_scanned++;
2055                         if (cr == 0)
2056                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2057                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2058                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2059                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2060                         else
2061                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2062
2063                         ext4_unlock_group(sb, group);
2064                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2065
2066                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2067                                 break;
2068                 }
2069         }
2070
2071         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2072             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2073                 /*
2074                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2075                  * the best chunk we've found so far
2076                  */
2077
2078                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2079                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2080                         /*
2081                          * Someone more lucky has already allocated it.
2082                          * The only thing we can do is just take first
2083                          * found block(s)
2084                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2085                          */
2086                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2087                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2088                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2089                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2090                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2091                         cr = 3;
2092                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2093                         goto repeat;
2094                 }
2095         }
2096 out:
2097         return err;
2098 }
2099
2100 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2101 {
2102         struct super_block *sb = seq->private;
2103         ext4_group_t group;
2104
2105         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2106                 return NULL;
2107         group = *pos + 1;
2108         return (void *) ((unsigned long) group);
2109 }
2110
2111 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2112 {
2113         struct super_block *sb = seq->private;
2114         ext4_group_t group;
2115
2116         ++*pos;
2117         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2118                 return NULL;
2119         group = *pos + 1;
2120         return (void *) ((unsigned long) group);
2121 }
2122
2123 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2124 {
2125         struct super_block *sb = seq->private;
2126         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2127         int i;
2128         int err;
2129         struct ext4_buddy e4b;
2130         struct sg {
2131                 struct ext4_group_info info;
2132                 ext4_grpblk_t counters[16];
2133         } sg;
2134
2135         group--;
2136         if (group == 0)
2137                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2138                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2139                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2140                            "group", "free", "frags", "first",
2141                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2142                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2143
2144         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2145                 sizeof(struct ext4_group_info);
2146         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2147         if (err) {
2148                 seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2149                 return 0;
2150         }
2151         ext4_lock_group(sb, group);
2152         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2153         ext4_unlock_group(sb, group);
2154         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2155
2156         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2157                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2158         for (i = 0; i <= 13; i++)
2159                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2160                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2161         seq_printf(seq, " ]\n");
2162
2163         return 0;
2164 }
2165
2166 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2167 {
2168 }
2169
2170 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2171         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2172         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2173         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2174         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2175 };
2176
2177 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2178 {
2179         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2180         int rc;
2181
2182         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2183         if (rc == 0) {
2184                 struct seq_file *m = file->private_data;
2185                 m->private = sb;
2186         }
2187         return rc;
2188
2189 }
2190
2191 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2192         .owner          = THIS_MODULE,
2193         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2194         .read           = seq_read,
2195         .llseek         = seq_lseek,
2196         .release        = seq_release,
2197 };
2198
2199 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2200 {
2201         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2202         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2203
2204         BUG_ON(!cachep);
2205         return cachep;
2206 }
2207
2208 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2209 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2210                           struct ext4_group_desc *desc)
2211 {
2212         int i;
2213         int metalen = 0;
2214         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2215         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2216         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2217
2218         /*
2219          * First check if this group is the first of a reserved block.
2220          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2221          * to ext4_group_info structures
2222          */
2223         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2224                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2225                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2226                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2227                 if (meta_group_info == NULL) {
2228                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "EXT4-fs: can't allocate mem "
2229                                  "for a buddy group");
2230                         goto exit_meta_group_info;
2231                 }
2232                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2233                         meta_group_info;
2234         }
2235
2236         meta_group_info =
2237                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2238         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2239
2240         meta_group_info[i] = kmem_cache_alloc(cachep, GFP_KERNEL);
2241         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2242                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "EXT4-fs: can't allocate buddy mem");
2243                 goto exit_group_info;
2244         }
2245         memset(meta_group_info[i], 0, kmem_cache_size(cachep));
2246         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2247                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2248
2249         /*
2250          * initialize bb_free to be able to skip
2251          * empty groups without initialization
2252          */
2253         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2254                 meta_group_info[i]->bb_free =
2255                         ext4_free_blocks_after_init(sb, group, desc);
2256         } else {
2257                 meta_group_info[i]->bb_free =
2258                         ext4_free_blks_count(sb, desc);
2259         }
2260
2261         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2262         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2263         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2264         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2265
2266 #ifdef DOUBLE_CHECK
2267         {
2268                 struct buffer_head *bh;
2269                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2270                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2271                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2272                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2273                 BUG_ON(bh == NULL);
2274                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2275                         sb->s_blocksize);
2276                 put_bh(bh);
2277         }
2278 #endif
2279
2280         return 0;
2281
2282 exit_group_info:
2283         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2284         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2285                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2286                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2287         }
2288 exit_meta_group_info:
2289         return -ENOMEM;
2290 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2291
2292 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2293 {
2294         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2295         ext4_group_t i;
2296         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2297         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
2298         int num_meta_group_infos;
2299         int num_meta_group_infos_max;
2300         int array_size;
2301         struct ext4_group_desc *desc;
2302         struct kmem_cache *cachep;
2303
2304         /* This is the number of blocks used by GDT */
2305         num_meta_group_infos = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) -
2306                                 1) >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2307
2308         /*
2309          * This is the total number of blocks used by GDT including
2310          * the number of reserved blocks for GDT.
2311          * The s_group_info array is allocated with this value
2312          * to allow a clean online resize without a complex
2313          * manipulation of pointer.
2314          * The drawback is the unused memory when no resize
2315          * occurs but it's very low in terms of pages
2316          * (see comments below)
2317          * Need to handle this properly when META_BG resizing is allowed
2318          */
2319         num_meta_group_infos_max = num_meta_group_infos +
2320                                 le16_to_cpu(es->s_reserved_gdt_blocks);
2321
2322         /*
2323          * array_size is the size of s_group_info array. We round it
2324          * to the next power of two because this approximation is done
2325          * internally by kmalloc so we can have some more memory
2326          * for free here (e.g. may be used for META_BG resize).
2327          */
2328         array_size = 1;
2329         while (array_size < sizeof(*sbi->s_group_info) *
2330                num_meta_group_infos_max)
2331                 array_size = array_size << 1;
2332         /* An 8TB filesystem with 64-bit pointers requires a 4096 byte
2333          * kmalloc. A 128kb malloc should suffice for a 256TB filesystem.
2334          * So a two level scheme suffices for now. */
2335         sbi->s_group_info = ext4_kvzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
2336         if (sbi->s_group_info == NULL) {
2337                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2338                 return -ENOMEM;
2339         }
2340         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2341         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2342                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2343                 goto err_freesgi;
2344         }
2345         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2346          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2347          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2348          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2349         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2350         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2351         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2352                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2353                 if (desc == NULL) {
2354                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2355                         goto err_freebuddy;
2356                 }
2357                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2358                         goto err_freebuddy;
2359         }
2360
2361         return 0;
2362
2363 err_freebuddy:
2364         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2365         while (i-- > 0)
2366                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2367         i = num_meta_group_infos;
2368         while (i-- > 0)
2369                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2370         iput(sbi->s_buddy_cache);
2371 err_freesgi:
2372         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2373         return -ENOMEM;
2374 }
2375
2376 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2377 {
2378         int i;
2379
2380         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2381                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2382                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2383                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2384         }
2385 }
2386
2387 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2388 {
2389         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2390         int slab_size;
2391         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2392         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2393         struct kmem_cache *cachep;
2394
2395         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2396                 return -EINVAL;
2397
2398         if (unlikely(cache_index < 0))
2399                 cache_index = 0;
2400
2401         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2402         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2403                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2404                 return 0;       /* Already created */
2405         }
2406
2407         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2408                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2409
2410         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2411                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2412                                         NULL);
2413
2414         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2415
2416         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2417         if (!cachep) {
2418                 printk(KERN_EMERG
2419                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2420                 return -ENOMEM;
2421         }
2422
2423         return 0;
2424 }
2425
2426 int ext4_mb_init(struct super_block *sb, int needs_recovery)
2427 {
2428         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2429         unsigned i, j;
2430         unsigned offset;
2431         unsigned max;
2432         int ret;
2433
2434         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2435
2436         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2437         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2438                 ret = -ENOMEM;
2439                 goto out;
2440         }
2441
2442         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2443         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2444         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2445                 ret = -ENOMEM;
2446                 goto out;
2447         }
2448
2449         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2450         if (ret < 0)
2451                 goto out;
2452
2453         /* order 0 is regular bitmap */
2454         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2455         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2456
2457         i = 1;
2458         offset = 0;
2459         max = sb->s_blocksize << 2;
2460         do {
2461                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2462                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2463                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2464                 max = max >> 1;
2465                 i++;
2466         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2467
2468         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2469         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2470
2471         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2472         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2473         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2474         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2475         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2476         sbi->s_mb_group_prealloc = MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC;
2477         /*
2478          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2479          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2480          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2481          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2482          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2483          * the stripes.
2484          */
2485         if (sbi->s_stripe > 1) {
2486                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2487                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2488         }
2489
2490         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2491         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2492                 ret = -ENOMEM;
2493                 goto out;
2494         }
2495         for_each_possible_cpu(i) {
2496                 struct ext4_locality_group *lg;
2497                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2498                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2499                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2500                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2501                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2502         }
2503
2504         /* init file for buddy data */
2505         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2506         if (ret != 0) {
2507                 goto out;
2508         }
2509
2510         if (sbi->s_proc)
2511                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2512                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2513
2514         if (sbi->s_journal)
2515                 sbi->s_journal->j_commit_callback = release_blocks_on_commit;
2516 out:
2517         if (ret) {
2518                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2519                 kfree(sbi->s_mb_maxs);
2520         }
2521         return ret;
2522 }
2523
2524 /* need to called with the ext4 group lock held */
2525 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2526 {
2527         struct ext4_prealloc_space *pa;
2528         struct list_head *cur, *tmp;
2529         int count = 0;
2530
2531         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2532                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2533                 list_del(&pa->pa_group_list);
2534                 count++;
2535                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2536         }
2537         if (count)
2538                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2539
2540 }
2541
2542 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2543 {
2544         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2545         ext4_group_t i;
2546         int num_meta_group_infos;
2547         struct ext4_group_info *grinfo;
2548         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2549         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2550
2551         if (sbi->s_group_info) {
2552                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2553                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2554 #ifdef DOUBLE_CHECK
2555                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2556 #endif
2557                         ext4_lock_group(sb, i);
2558                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2559                         ext4_unlock_group(sb, i);
2560                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2561                 }
2562                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2563                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2564                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2565                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2566                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2567                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2568         }
2569         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2570         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2571         if (sbi->s_buddy_cache)
2572                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2573         if (sbi->s_mb_stats) {
2574                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2575                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2576                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2577                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2578                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2579                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2580                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2581                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2582                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2583                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2584                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2585                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2586                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2587                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2588                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2589                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2590                                 sbi->s_mb_generation_time);
2591                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2592                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2593                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2594                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2595         }
2596
2597         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2598         if (sbi->s_proc)
2599                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2600
2601         return 0;
2602 }
2603
2604 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2605                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2606 {
2607         ext4_fsblk_t discard_block;
2608
2609         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2610                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2611         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2612         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2613                         (unsigned long long) discard_block, count);
2614         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2615 }
2616
2617 /*
2618  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2619  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2620  */
2621 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn)
2622 {
2623         struct super_block *sb = journal->j_private;
2624         struct ext4_buddy e4b;
2625         struct ext4_group_info *db;
2626         int err, count = 0, count2 = 0;
2627         struct ext4_free_data *entry;
2628         struct list_head *l, *ltmp;
2629
2630         list_for_each_safe(l, ltmp, &txn->t_private_list) {
2631                 entry = list_entry(l, struct ext4_free_data, list);
2632
2633                 mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2634                          entry->count, entry->group, entry);
2635
2636                 if (test_opt(sb, DISCARD))
2637                         ext4_issue_discard(sb, entry->group,
2638                                            entry->start_cluster, entry->count);
2639
2640                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->group, &e4b);
2641                 /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2642                 BUG_ON(err != 0);
2643
2644                 db = e4b.bd_info;
2645                 /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2646                 count += entry->count;
2647                 count2++;
2648                 ext4_lock_group(sb, entry->group);
2649                 /* Take it out of per group rb tree */
2650                 rb_erase(&entry->node, &(db->bb_free_root));
2651                 mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->start_cluster, entry->count);
2652
2653                 /*
2654                  * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2655                  * ext4_trim_fs can trim it.
2656                  * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2657                  * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2658                  */
2659                 if (!test_opt(sb, DISCARD))
2660                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2661
2662                 if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2663                         /* No more items in the per group rb tree
2664                          * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2665                          */
2666                         page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2667                         page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2668                 }
2669                 ext4_unlock_group(sb, entry->group);
2670                 kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
2671                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2672         }
2673
2674         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2675 }
2676
2677 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2678 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2679
2680 static struct dentry *debugfs_dir;
2681 static struct dentry *debugfs_debug;
2682
2683 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2684 {
2685         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2686         if (debugfs_dir)
2687                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2688                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2689                                                   debugfs_dir,
2690                                                   &mb_enable_debug);
2691 }
2692
2693 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2694 {
2695         debugfs_remove(debugfs_debug);
2696         debugfs_remove(debugfs_dir);
2697 }
2698
2699 #else
2700
2701 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2702 {
2703 }
2704
2705 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2706 {
2707 }
2708
2709 #endif
2710
2711 int __init ext4_init_mballoc(void)
2712 {
2713         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2714                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2715         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2716                 return -ENOMEM;
2717
2718         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2719                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2720         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2721                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2722                 return -ENOMEM;
2723         }
2724
2725         ext4_free_ext_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2726                                           SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2727         if (ext4_free_ext_cachep == NULL) {
2728                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2729                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2730                 return -ENOMEM;
2731         }
2732         ext4_create_debugfs_entry();
2733         return 0;
2734 }
2735
2736 void ext4_exit_mballoc(void)
2737 {
2738         /*
2739          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2740          * before destroying the slab cache.
2741          */
2742         rcu_barrier();
2743         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2744         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2745         kmem_cache_destroy(ext4_free_ext_cachep);
2746         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2747         ext4_remove_debugfs_entry();
2748 }
2749
2750
2751 /*
2752  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2753  * Returns 0 if success or error code
2754  */
2755 static noinline_for_stack int
2756 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2757                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2758 {
2759         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2760         struct ext4_group_desc *gdp;
2761         struct buffer_head *gdp_bh;
2762         struct ext4_sb_info *sbi;
2763         struct super_block *sb;
2764         ext4_fsblk_t block;
2765         int err, len;
2766
2767         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2768         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2769
2770         sb = ac->ac_sb;
2771         sbi = EXT4_SB(sb);
2772
2773         err = -EIO;
2774         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2775         if (!bitmap_bh)
2776                 goto out_err;
2777
2778         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2779         if (err)
2780                 goto out_err;
2781
2782         err = -EIO;
2783         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2784         if (!gdp)
2785                 goto out_err;
2786
2787         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2788                         ext4_free_blks_count(sb, gdp));
2789
2790         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2791         if (err)
2792                 goto out_err;
2793
2794         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2795
2796         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2797         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2798                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2799                            "fs metadata\n", block, block+len);
2800                 /* File system mounted not to panic on error
2801                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2802                  * We leak some of the blocks here.
2803                  */
2804                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2805                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2806                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2807                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2808                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2809                 if (!err)
2810                         err = -EAGAIN;
2811                 goto out_err;
2812         }
2813
2814         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2815 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2816         {
2817                 int i;
2818                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2819                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2820                                                 bitmap_bh->b_data));
2821                 }
2822         }
2823 #endif
2824         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2825                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2826         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2827                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2828                 ext4_free_blks_set(sb, gdp,
2829                                         ext4_free_blocks_after_init(sb,
2830                                         ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2831         }
2832         len = ext4_free_blks_count(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2833         ext4_free_blks_set(sb, gdp, len);
2834         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2835
2836         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2837         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeblocks_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2838         /*
2839          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2840          */
2841         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2842                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2843                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter, reserv_clstrs);
2844
2845         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2846                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2847                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2848                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2849                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
2850         }
2851
2852         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2853         if (err)
2854                 goto out_err;
2855         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2856
2857 out_err:
2858         ext4_mark_super_dirty(sb);
2859         brelse(bitmap_bh);
2860         return err;
2861 }
2862
2863 /*
2864  * here we normalize request for locality group
2865  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2866  * s_strip if we set the same via mount option.
2867  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2868  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2869  *
2870  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2871  */
2872 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2873 {
2874         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2875         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2876
2877         BUG_ON(lg == NULL);
2878         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2879         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2880                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2881 }
2882
2883 /*
2884  * Normalization means making request better in terms of
2885  * size and alignment
2886  */
2887 static noinline_for_stack void
2888 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2889                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2890 {
2891         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2892         int bsbits, max;
2893         ext4_lblk_t end;
2894         loff_t size, orig_size, start_off;
2895         ext4_lblk_t start;
2896         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2897         struct ext4_prealloc_space *pa;
2898
2899         /* do normalize only data requests, metadata requests
2900            do not need preallocation */
2901         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2902                 return;
2903
2904         /* sometime caller may want exact blocks */
2905         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2906                 return;
2907
2908         /* caller may indicate that preallocation isn't
2909          * required (it's a tail, for example) */
2910         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2911                 return;
2912
2913         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2914                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2915                 return ;
2916         }
2917
2918         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2919
2920         /* first, let's learn actual file size
2921          * given current request is allocated */
2922         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
2923         size = size << bsbits;
2924         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2925                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2926         orig_size = size;
2927
2928         /* max size of free chunks */
2929         max = 2 << bsbits;
2930
2931 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2932                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2933
2934         /* first, try to predict filesize */
2935         /* XXX: should this table be tunable? */
2936         start_off = 0;
2937         if (size <= 16 * 1024) {
2938                 size = 16 * 1024;
2939         } else if (size <= 32 * 1024) {
2940                 size = 32 * 1024;
2941         } else if (size <= 64 * 1024) {
2942                 size = 64 * 1024;
2943         } else if (size <= 128 * 1024) {
2944                 size = 128 * 1024;
2945         } else if (size <= 256 * 1024) {
2946                 size = 256 * 1024;
2947         } else if (size <= 512 * 1024) {
2948                 size = 512 * 1024;
2949         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2950                 size = 1024 * 1024;
2951         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2952                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2953                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2954                 size = 2 * 1024 * 1024;
2955         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2956                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2957                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2958                 size = 4 * 1024 * 1024;
2959         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2960                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2961                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2962                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2963                 size = 8 * 1024 * 1024;
2964         } else {
2965                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2966                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2967         }
2968         size = size >> bsbits;
2969         start = start_off >> bsbits;
2970
2971         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
2972         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
2973                 size -= ar->lleft + 1 - start;
2974                 start = ar->lleft + 1;
2975         }
2976         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
2977                 size -= start + size - ar->lright;
2978
2979         end = start + size;
2980
2981         /* check we don't cross already preallocated blocks */
2982         rcu_read_lock();
2983         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2984                 ext4_lblk_t pa_end;
2985
2986                 if (pa->pa_deleted)
2987                         continue;
2988                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2989                 if (pa->pa_deleted) {
2990                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2991                         continue;
2992                 }
2993
2994                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
2995                                                   pa->pa_len);
2996
2997                 /* PA must not overlap original request */
2998                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
2999                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3000
3001                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3002                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3003                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3004                         continue;
3005                 }
3006                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3007
3008                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3009                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3010                         BUG_ON(pa_end < start);
3011                         start = pa_end;
3012                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3013                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3014                         end = pa->pa_lstart;
3015                 }
3016                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3017         }
3018         rcu_read_unlock();
3019         size = end - start;
3020
3021         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3022         rcu_read_lock();
3023         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3024                 ext4_lblk_t pa_end;
3025
3026                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3027                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3028                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3029                                                           pa->pa_len);
3030                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3031                 }
3032                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3033         }
3034         rcu_read_unlock();
3035
3036         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3037                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3038                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3039                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3040                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3041                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3042         }
3043         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3044                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3045         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3046
3047         /* now prepare goal request */
3048
3049         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3050          * placement or satisfy big request as is */
3051         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3052         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3053
3054         /* define goal start in order to merge */
3055         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3056                 /* merge to the right */
3057                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3058                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3059                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3060                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3061         }
3062         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3063                 /* merge to the left */
3064                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3065                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3066                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3067                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3068         }
3069
3070         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3071                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3072 }
3073
3074 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3075 {
3076         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3077
3078         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3079                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3080                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3081                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3082                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3083                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3084                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3085                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3086                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3087                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3088                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3089         }
3090
3091         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3092                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3093         else
3094                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3095 }
3096
3097 /*
3098  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3099  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3100  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3101  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3102  */
3103 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3104 {
3105         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3106         int len;
3107
3108         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
3109                 len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3110                 pa->pa_free += len;
3111         }
3112
3113 }
3114
3115 /*
3116  * use blocks preallocated to inode
3117  */
3118 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3119                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3120 {
3121         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3122         ext4_fsblk_t start;
3123         ext4_fsblk_t end;
3124         int len;
3125
3126         /* found preallocated blocks, use them */
3127         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3128         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3129                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3130         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3131         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3132                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3133         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3134         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3135         ac->ac_pa = pa;
3136
3137         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3138         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3139         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3140         pa->pa_free -= len;
3141
3142         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3143 }
3144
3145 /*
3146  * use blocks preallocated to locality group
3147  */
3148 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3149                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3150 {
3151         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3152
3153         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3154                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3155                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3156         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3157         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3158         ac->ac_pa = pa;
3159
3160         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3161          * possible race when the group is being loaded concurrently
3162          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3163          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3164          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3165          */
3166         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3167 }
3168
3169 /*
3170  * Return the prealloc space that have minimal distance
3171  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3172  * space that is having currently known minimal distance
3173  * from the goal block.
3174  */
3175 static struct ext4_prealloc_space *
3176 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3177                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3178                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3179 {
3180         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3181
3182         if (cpa == NULL) {
3183                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3184                 return pa;
3185         }
3186         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3187         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3188
3189         if (cur_distance <= new_distance)
3190                 return cpa;
3191
3192         /* drop the previous reference */
3193         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3194         atomic_inc(&pa->pa_count);
3195         return pa;
3196 }
3197
3198 /*
3199  * search goal blocks in preallocated space
3200  */
3201 static noinline_for_stack int
3202 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3203 {
3204         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3205         int order, i;
3206         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3207         struct ext4_locality_group *lg;
3208         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3209         ext4_fsblk_t goal_block;
3210
3211         /* only data can be preallocated */
3212         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3213                 return 0;
3214
3215         /* first, try per-file preallocation */
3216         rcu_read_lock();
3217         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3218
3219                 /* all fields in this condition don't change,
3220                  * so we can skip locking for them */
3221                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3222                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3223                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3224                         continue;
3225
3226                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3227                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3228                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3229                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3230                         continue;
3231
3232                 /* found preallocated blocks, use them */
3233                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3234                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3235                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3236                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3237                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3238                         ac->ac_criteria = 10;
3239                         rcu_read_unlock();
3240                         return 1;
3241                 }
3242                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3243         }
3244         rcu_read_unlock();
3245
3246         /* can we use group allocation? */
3247         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3248                 return 0;
3249
3250         /* inode may have no locality group for some reason */
3251         lg = ac->ac_lg;
3252         if (lg == NULL)
3253                 return 0;
3254         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3255         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3256                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3257                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3258
3259         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3260         /*
3261          * search for the prealloc space that is having
3262          * minimal distance from the goal block.
3263          */
3264         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3265                 rcu_read_lock();
3266                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3267                                         pa_inode_list) {
3268                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3269                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3270                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3271
3272                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3273                                                                 pa, cpa);
3274                         }
3275                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3276                 }
3277                 rcu_read_unlock();
3278         }
3279         if (cpa) {
3280                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3281                 ac->ac_criteria = 20;
3282                 return 1;
3283         }
3284         return 0;
3285 }
3286
3287 /*
3288  * the function goes through all block freed in the group
3289  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3290  * buddy must be generated from this bitmap
3291  * Need to be called with the ext4 group lock held
3292  */
3293 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3294                                                 ext4_group_t group)
3295 {
3296         struct rb_node *n;
3297         struct ext4_group_info *grp;
3298         struct ext4_free_data *entry;
3299
3300         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3301         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3302
3303         while (n) {
3304                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, node);
3305                 ext4_set_bits(bitmap, entry->start_cluster, entry->count);
3306                 n = rb_next(n);
3307         }
3308         return;
3309 }
3310
3311 /*
3312  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3313  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3314  * Need to be called with ext4 group lock held
3315  */
3316 static noinline_for_stack
3317 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3318                                         ext4_group_t group)
3319 {
3320         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3321         struct ext4_prealloc_space *pa;
3322         struct list_head *cur;
3323         ext4_group_t groupnr;
3324         ext4_grpblk_t start;
3325         int preallocated = 0;
3326         int count = 0;
3327         int len;
3328
3329         /* all form of preallocation discards first load group,
3330          * so the only competing code is preallocation use.
3331          * we don't need any locking here
3332          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3333          * otherwise we could leave used blocks available for
3334          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3335          * is dropping preallocation
3336          */
3337         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3338                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3339                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3340                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3341                                              &groupnr, &start);
3342                 len = pa->pa_len;
3343                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3344                 if (unlikely(len == 0))
3345                         continue;
3346                 BUG_ON(groupnr != group);
3347                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3348                 preallocated += len;
3349                 count++;
3350         }
3351         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3352 }
3353
3354 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3355 {
3356         struct ext4_prealloc_space *pa;
3357         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3358         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3359 }
3360
3361 /*
3362  * drops a reference to preallocated space descriptor
3363  * if this was the last reference and the space is consumed
3364  */
3365 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3366                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3367 {
3368         ext4_group_t grp;
3369         ext4_fsblk_t grp_blk;
3370
3371         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3372                 return;
3373
3374         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3375         spin_lock(&pa->pa_lock);
3376         if (pa->pa_deleted == 1) {
3377                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3378                 return;
3379         }
3380
3381         pa->pa_deleted = 1;
3382         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3383
3384         grp_blk = pa->pa_pstart;
3385         /*
3386          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3387          * next group when pa is used up
3388          */
3389         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3390                 grp_blk--;
3391
3392         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3393
3394         /*
3395          * possible race:
3396          *
3397          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3398          *                                      find block B in PA
3399          *  copy on-disk bitmap to buddy
3400          *                                      mark B in on-disk bitmap
3401          *                                      drop PA from group
3402          *  mark all PAs in buddy
3403          *
3404          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3405          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3406          * against that pair
3407          */
3408         ext4_lock_group(sb, grp);
3409         list_del(&pa->pa_group_list);
3410         ext4_unlock_group(sb, grp);
3411
3412         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3413         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3414         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3415
3416         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3417 }
3418
3419 /*
3420  * creates new preallocated space for given inode
3421  */
3422 static noinline_for_stack int
3423 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3424 {
3425         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3426         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3427         struct ext4_prealloc_space *pa;
3428         struct ext4_group_info *grp;
3429         struct ext4_inode_info *ei;
3430
3431         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3432         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3433         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3434         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3435
3436         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3437         if (pa == NULL)
3438                 return -ENOMEM;
3439
3440         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3441                 int winl;
3442                 int wins;
3443                 int win;
3444                 int offs;
3445
3446                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3447                  * so, found space must get proper lstart
3448                  * to cover original request */
3449                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3450                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3451
3452                 /* we're limited by original request in that
3453                  * logical block must be covered any way
3454                  * winl is window we can move our chunk within */
3455                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3456
3457                 /* also, we should cover whole original request */
3458                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3459
3460                 /* the smallest one defines real window */
3461                 win = min(winl, wins);
3462
3463                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3464                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3465                 if (offs && offs < win)
3466                         win = offs;
3467
3468                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3469                         EXT4_B2C(sbi, win);
3470                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3471                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3472         }
3473
3474         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3475          * allocated blocks for history */
3476         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3477
3478         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3479         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3480         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3481         pa->pa_free = pa->pa_len;
3482         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3483         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3484         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3485         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3486         pa->pa_deleted = 0;
3487         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3488
3489         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3490                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3491         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3492
3493         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3494         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3495
3496         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3497         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3498
3499         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3500         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3501
3502         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3503         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3504         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3505
3506         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3507         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3508         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3509
3510         return 0;
3511 }
3512
3513 /*
3514  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3515  */
3516 static noinline_for_stack int
3517 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3518 {
3519         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3520         struct ext4_locality_group *lg;
3521         struct ext4_prealloc_space *pa;
3522         struct ext4_group_info *grp;
3523
3524         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3525         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3526         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3527         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3528
3529         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3530         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3531         if (pa == NULL)
3532                 return -ENOMEM;
3533
3534         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3535          * allocated blocks for history */
3536         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3537
3538         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3539         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3540         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3541         pa->pa_free = pa->pa_len;
3542         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3543         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3544         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3545         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3546         pa->pa_deleted = 0;
3547         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3548
3549         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3550                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3551         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3552
3553         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3554         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3555
3556         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3557         lg = ac->ac_lg;
3558         BUG_ON(lg == NULL);
3559
3560         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3561         pa->pa_inode = NULL;
3562
3563         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3564         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3565         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3566
3567         /*
3568          * We will later add the new pa to the right bucket
3569          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3570          */
3571         return 0;
3572 }
3573
3574 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3575 {
3576         int err;
3577
3578         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3579                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3580         else
3581                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3582         return err;
3583 }
3584
3585 /*
3586  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3587  * in-core bitmap and buddy.
3588  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3589  * nobody else can find/use it.
3590  * the caller MUST hold group/inode locks.
3591  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3592  */
3593 static noinline_for_stack int
3594 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3595                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3596 {
3597         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3598         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3599         unsigned int end;
3600         unsigned int next;
3601         ext4_group_t group;
3602         ext4_grpblk_t bit;
3603         unsigned long long grp_blk_start;
3604         int err = 0;
3605         int free = 0;
3606
3607         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3608         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3609         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3610         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3611         end = bit + pa->pa_len;
3612
3613         while (bit < end) {
3614                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3615                 if (bit >= end)
3616                         break;
3617                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3618                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3619                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3620                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3621                 free += next - bit;
3622
3623                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3624                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3625                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3626                                                next - bit);
3627                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3628                 bit = next + 1;
3629         }
3630         if (free != pa->pa_free) {
3631                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3632                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3633                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3634                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3635                          (unsigned long) pa->pa_len);
3636                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3637                                         free, pa->pa_free);
3638                 /*
3639                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3640                  * from the bitmap and continue.
3641                  */
3642         }
3643         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3644
3645         return err;
3646 }
3647
3648 static noinline_for_stack int
3649 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3650                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3651 {
3652         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3653         ext4_group_t group;
3654         ext4_grpblk_t bit;
3655
3656         trace_ext4_mb_release_group_pa(pa);
3657         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3658         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3659         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3660         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3661         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3662         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3663
3664         return 0;
3665 }
3666
3667 /*
3668  * releases all preallocations in given group
3669  *
3670  * first, we need to decide discard policy:
3671  * - when do we discard
3672  *   1) ENOSPC
3673  * - how many do we discard
3674  *   1) how many requested
3675  */
3676 static noinline_for_stack int
3677 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3678                                         ext4_group_t group, int needed)
3679 {
3680         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3681         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3682         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3683         struct list_head list;
3684         struct ext4_buddy e4b;
3685         int err;
3686         int busy = 0;
3687         int free = 0;
3688
3689         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3690
3691         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3692                 return 0;
3693
3694         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3695         if (bitmap_bh == NULL) {
3696                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3697                 return 0;
3698         }
3699
3700         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3701         if (err) {
3702                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3703                 put_bh(bitmap_bh);
3704                 return 0;
3705         }
3706
3707         if (needed == 0)
3708                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3709
3710         INIT_LIST_HEAD(&list);
3711 repeat:
3712         ext4_lock_group(sb, group);
3713         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3714                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3715                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3716                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3717                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3718                         busy = 1;
3719                         continue;
3720                 }
3721                 if (pa->pa_deleted) {
3722                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3723                         continue;
3724                 }
3725
3726                 /* seems this one can be freed ... */
3727                 pa->pa_deleted = 1;
3728
3729                 /* we can trust pa_free ... */
3730                 free += pa->pa_free;
3731
3732                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3733
3734                 list_del(&pa->pa_group_list);
3735                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3736         }
3737
3738         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3739         if (free < needed && busy) {
3740                 busy = 0;
3741                 ext4_unlock_group(sb, group);
3742                 /*
3743                  * Yield the CPU here so that we don't get soft lockup
3744                  * in non preempt case.
3745                  */
3746                 yield();
3747                 goto repeat;
3748         }
3749
3750         /* found anything to free? */
3751         if (list_empty(&list)) {
3752                 BUG_ON(free != 0);
3753                 goto out;
3754         }
3755
3756         /* now free all selected PAs */
3757         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3758
3759                 /* remove from object (inode or locality group) */
3760                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3761                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3762                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3763
3764                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3765                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3766                 else
3767                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3768
3769                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3770                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3771         }
3772
3773 out:
3774         ext4_unlock_group(sb, group);
3775         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3776         put_bh(bitmap_bh);
3777         return free;
3778 }
3779
3780 /*
3781  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3782  *
3783  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3784  * We don't want another block to be served from the prealloc
3785  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3786  *
3787  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3788  */
3789 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3790 {
3791         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3792         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3793         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3794         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3795         ext4_group_t group = 0;
3796         struct list_head list;
3797         struct ext4_buddy e4b;
3798         int err;
3799
3800         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3801                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3802                 return;
3803         }
3804
3805         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3806         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3807
3808         INIT_LIST_HEAD(&list);
3809
3810 repeat:
3811         /* first, collect all pa's in the inode */
3812         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3813         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3814                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3815                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3816                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3817                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3818                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3819                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3820                          * use preallocation while we're discarding it */
3821                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3822                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3823                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3824                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3825                         WARN_ON(1);
3826                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3827                         goto repeat;
3828
3829                 }
3830                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3831                         pa->pa_deleted = 1;
3832                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3833                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3834                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3835                         continue;
3836                 }
3837
3838                 /* someone is deleting pa right now */
3839                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3840                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3841
3842                 /* we have to wait here because pa_deleted
3843                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3844                  * the list. as we might be called from
3845                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3846                  * and concurrent thread which is unlinking
3847                  * pa from inode's list may access already
3848                  * freed memory, bad-bad-bad */
3849
3850                 /* XXX: if this happens too often, we can
3851                  * add a flag to force wait only in case
3852                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3853                  * regular truncate */
3854                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3855                 goto repeat;
3856         }
3857         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3858
3859         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3860                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3861                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3862
3863                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3864                 if (err) {
3865                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3866                                         group);
3867                         continue;
3868                 }
3869
3870                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3871                 if (bitmap_bh == NULL) {
3872                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3873                                         group);
3874                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3875                         continue;
3876                 }
3877
3878                 ext4_lock_group(sb, group);
3879                 list_del(&pa->pa_group_list);
3880                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3881                 ext4_unlock_group(sb, group);
3882
3883                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3884                 put_bh(bitmap_bh);
3885
3886                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3887                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3888         }
3889 }
3890
3891 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3892 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3893 {
3894         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3895         ext4_group_t ngroups, i;
3896
3897         if (!mb_enable_debug ||
3898             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3899                 return;
3900
3901         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "EXT4-fs: Can't allocate:"
3902                         " Allocation context details:");
3903         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "EXT4-fs: status %d flags %d",
3904                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3905         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "EXT4-fs: orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
3906                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3907                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
3908                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3909                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3910                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3911                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3912                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3913                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3914                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3915                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3916                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3917                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3918                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3919                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3920                         (int)ac->ac_criteria);
3921         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "EXT4-fs: %lu scanned, %d found",
3922                  ac->ac_ex_scanned, ac->ac_found);
3923         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "EXT4-fs: groups: ");
3924         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3925         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3926                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3927                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3928                 ext4_grpblk_t start;
3929                 struct list_head *cur;
3930                 ext4_lock_group(sb, i);
3931                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3932                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3933                                         pa_group_list);
3934                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3935                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3936                                                      NULL, &start);
3937                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3938                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3939                                start, pa->pa_len);
3940                 }
3941                 ext4_unlock_group(sb, i);
3942
3943                 if (grp->bb_free == 0)
3944                         continue;
3945                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3946                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3947         }
3948         printk(KERN_ERR "\n");
3949 }
3950 #else
3951 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3952 {
3953         return;
3954 }
3955 #endif
3956
3957 /*
3958  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3959  * file is determined by the current size or the resulting size after
3960  * allocation which ever is larger
3961  *
3962  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3963  */
3964 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3965 {
3966         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3967         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3968         loff_t size, isize;
3969
3970         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3971                 return;
3972
3973         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3974                 return;
3975
3976         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3977         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3978                 >> bsbits;
3979
3980         if ((size == isize) &&
3981             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3982             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3983                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3984                 return;
3985         }
3986
3987         /* don't use group allocation for large files */
3988         size = max(size, isize);
3989         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
3990                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3991                 return;
3992         }
3993
3994         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
3995         /*
3996          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
3997          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
3998          * request from multiple CPUs.
3999          */
4000         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4001
4002         /* we're going to use group allocation */
4003         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4004
4005         /* serialize all allocations in the group */
4006         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4007 }
4008
4009 static noinline_for_stack int
4010 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4011                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4012 {
4013         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4014         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4015         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4016         ext4_group_t group;
4017         unsigned int len;
4018         ext4_fsblk_t goal;
4019         ext4_grpblk_t block;
4020
4021         /* we can't allocate > group size */
4022         len = ar->len;
4023
4024         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4025         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 10)
4026                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 10;
4027
4028         /* start searching from the goal */
4029         goal = ar->goal;
4030         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4031                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4032                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4033         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4034
4035         /* set up allocation goals */
4036         memset(ac, 0, sizeof(struct ext4_allocation_context));
4037         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical & ~(sbi->s_cluster_ratio - 1);
4038         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4039         ac->ac_sb = sb;
4040         ac->ac_inode = ar->inode;
4041         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4042         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4043         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4044         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4045         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4046         ac->ac_flags = ar->flags;
4047
4048         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4049          * locality group. this is a policy, actually */
4050         ext4_mb_group_or_file(ac);
4051
4052         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4053                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4054                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4055                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4056                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4057                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4058                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4059         return 0;
4060
4061 }
4062
4063 static noinline_for_stack void
4064 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4065                                         struct ext4_locality_group *lg,
4066                                         int order, int total_entries)
4067 {
4068         ext4_group_t group = 0;
4069         struct ext4_buddy e4b;
4070         struct list_head discard_list;
4071         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4072
4073         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4074
4075         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4076
4077         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4078         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4079                                                 pa_inode_list) {
4080                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4081                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4082                         /*
4083                          * This is the pa that we just used
4084                          * for block allocation. So don't
4085                          * free that
4086                          */
4087                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4088                         continue;
4089                 }
4090                 if (pa->pa_deleted) {
4091                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4092                         continue;
4093                 }
4094                 /* only lg prealloc space */
4095                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4096
4097                 /* seems this one can be freed ... */
4098                 pa->pa_deleted = 1;
4099                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4100
4101                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4102                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4103
4104                 total_entries--;
4105                 if (total_entries <= 5) {
4106                         /*
4107                          * we want to keep only 5 entries
4108                          * allowing it to grow to 8. This
4109                          * mak sure we don't call discard
4110                          * soon for this list.
4111                          */
4112                         break;
4113                 }
4114         }
4115         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4116
4117         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4118
4119                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4120                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4121                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4122                                         group);
4123                         continue;
4124                 }
4125                 ext4_lock_group(sb, group);
4126                 list_del(&pa->pa_group_list);
4127                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4128                 ext4_unlock_group(sb, group);
4129
4130                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4131                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4132                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4133         }
4134 }
4135
4136 /*
4137  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4138  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4139  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4140  *
4141  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4142  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4143  */
4144
4145 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4146 {
4147         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4148         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4149         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4150         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4151
4152         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4153         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4154                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4155                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4156         /* Add the prealloc space to lg */
4157         rcu_read_lock();
4158         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4159                                                 pa_inode_list) {
4160                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4161                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4162                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4163                         continue;
4164                 }
4165                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4166                         /* Add to the tail of the previous entry */
4167                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4168                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4169                         added = 1;
4170                         /*
4171                          * we want to count the total
4172                          * number of entries in the list
4173                          */
4174                 }
4175                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4176                 lg_prealloc_count++;
4177         }
4178         if (!added)
4179                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4180                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4181         rcu_read_unlock();
4182
4183         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4184         if (lg_prealloc_count > 8) {
4185                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4186                                                 order, lg_prealloc_count);
4187                 return;
4188         }
4189         return ;
4190 }
4191
4192 /*
4193  * release all resource we used in allocation
4194  */
4195 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4196 {
4197         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4198         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4199         if (pa) {
4200                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4201                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4202                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4203                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4204                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4205                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4206                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4207                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4208                 }
4209         }
4210         if (pa) {
4211                 /*
4212                  * We want to add the pa to the right bucket.
4213                  * Remove it from the list and while adding
4214                  * make sure the list to which we are adding
4215                  * doesn't grow big.
4216                  */
4217                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4218                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4219                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4220                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4221                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4222                 }
4223                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4224         }
4225         if (ac->ac_bitmap_page)
4226                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4227         if (ac->ac_buddy_page)
4228                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4229         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4230                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4231         ext4_mb_collect_stats(ac);
4232         return 0;
4233 }
4234
4235 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4236 {
4237         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4238         int ret;
4239         int freed = 0;
4240
4241         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4242         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4243                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4244                 freed += ret;
4245                 needed -= ret;
4246         }
4247
4248         return freed;
4249 }
4250
4251 /*
4252  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4253  * it tries to use preallocation first, then falls back
4254  * to usual allocation
4255  */
4256 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4257                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4258 {
4259         int freed;
4260         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4261         struct ext4_sb_info *sbi;
4262         struct super_block *sb;
4263         ext4_fsblk_t block = 0;
4264         unsigned int inquota = 0;
4265         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4266
4267         sb = ar->inode->i_sb;
4268         sbi = EXT4_SB(sb);
4269
4270         trace_ext4_request_blocks(ar);
4271
4272         /*
4273          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4274          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4275          * reserved when data being copied into pagecache.
4276          */
4277         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4278                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4279         else {
4280                 /* Without delayed allocation we need to verify
4281                  * there is enough free blocks to do block allocation
4282                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4283                  */
4284                 while (ar->len &&
4285                         ext4_claim_free_blocks(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4286
4287                         /* let others to free the space */
4288                         yield();
4289                         ar->len = ar->len >> 1;
4290                 }
4291                 if (!ar->len) {
4292                         *errp = -ENOSPC;
4293                         return 0;
4294                 }
4295                 reserv_clstrs = ar->len;
4296                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4297                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4298                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4299                 } else {
4300                         while (ar->len &&
4301                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4302                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4303
4304                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4305                                 ar->len--;
4306                         }
4307                 }
4308                 inquota = ar->len;
4309                 if (ar->len == 0) {
4310                         *errp = -EDQUOT;
4311                         goto out;
4312                 }
4313         }
4314
4315         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4316         if (!ac) {
4317                 ar->len = 0;
4318                 *errp = -ENOMEM;
4319                 goto out;
4320         }
4321
4322         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4323         if (*errp) {
4324                 ar->len = 0;
4325                 goto out;
4326         }
4327
4328         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4329         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4330                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4331                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4332 repeat:
4333                 /* allocate space in core */
4334                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4335                 if (*errp)
4336                         goto errout;
4337
4338                 /* as we've just preallocated more space than
4339                  * user requested orinally, we store allocated
4340                  * space in a special descriptor */
4341                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4342                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4343                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4344         }
4345         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4346                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4347                 if (*errp == -EAGAIN) {
4348                         /*
4349                          * drop the reference that we took
4350                          * in ext4_mb_use_best_found
4351                          */
4352                         ext4_mb_release_context(ac);
4353                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4354                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4355                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4356                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4357                         goto repeat;
4358                 } else if (*errp)
4359                 errout:
4360                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4361                 else {
4362                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4363                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4364                 }
4365         } else {
4366                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4367                 if (freed)
4368                         goto repeat;
4369                 *errp = -ENOSPC;
4370         }
4371
4372         if (*errp) {
4373                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4374                 ar->len = 0;
4375                 ext4_mb_show_ac(ac);
4376         }
4377         ext4_mb_release_context(ac);
4378 out:
4379         if (ac)
4380                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4381         if (inquota && ar->len < inquota)
4382                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4383         if (!ar->len) {
4384                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4385                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4386                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4387                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter,
4388                                                 reserv_clstrs);
4389         }
4390
4391         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4392
4393         return block;
4394 }
4395
4396 /*
4397  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4398  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4399  * AND the blocks are associated with the same group.
4400  */
4401 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4402                         struct ext4_free_data *entry2)
4403 {
4404         if ((entry1->t_tid == entry2->t_tid) &&
4405             (entry1->group == entry2->group) &&
4406             ((entry1->start_cluster + entry1->count) == entry2->start_cluster))
4407                 return 1;
4408         return 0;
4409 }
4410
4411 static noinline_for_stack int
4412 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4413                       struct ext4_free_data *new_entry)
4414 {
4415         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4416         ext4_grpblk_t cluster;
4417         struct ext4_free_data *entry;
4418         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4419         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4420         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4421         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4422         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4423
4424         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4425         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4426         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4427
4428         new_node = &new_entry->node;
4429         cluster = new_entry->start_cluster;
4430
4431         if (!*n) {
4432                 /* first free block exent. We need to
4433                    protect buddy cache from being freed,
4434                  * otherwise we'll refresh it from
4435                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4436                  * blocks */
4437                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4438                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4439         }
4440         while (*n) {
4441                 parent = *n;
4442                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, node);
4443                 if (cluster < entry->start_cluster)
4444                         n = &(*n)->rb_left;
4445                 else if (cluster >= (entry->start_cluster + entry->count))
4446                         n = &(*n)->rb_right;
4447                 else {
4448                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4449                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4450                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4451                                 "Block already on to-be-freed list");
4452                         return 0;
4453                 }
4454         }
4455
4456         rb_link_node(new_node, parent, n);
4457         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4458
4459         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4460         node = rb_prev(new_node);
4461         if (node) {
4462                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4463                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4464                         new_entry->start_cluster = entry->start_cluster;
4465                         new_entry->count += entry->count;
4466                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4467                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4468                         list_del(&entry->list);
4469                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4470                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4471                 }
4472         }
4473
4474         node = rb_next(new_node);
4475         if (node) {
4476                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4477                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4478                         new_entry->count += entry->count;
4479                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4480                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4481                         list_del(&entry->list);
4482                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4483                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4484                 }
4485         }
4486         /* Add the extent to transaction's private list */
4487         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4488         list_add(&new_entry->list, &handle->h_transaction->t_private_list);
4489         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4490         return 0;
4491 }
4492
4493 /**
4494  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4495  * @handle:             handle for this transaction
4496  * @inode:              inode
4497  * @block:              start physical block to free
4498  * @count:              number of blocks to count
4499  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4500  */
4501 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4502                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4503                       unsigned long count, int flags)
4504 {
4505         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4506         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4507         struct ext4_group_desc *gdp;
4508         unsigned long freed = 0;
4509         unsigned int overflow;
4510         ext4_grpblk_t bit;
4511         struct buffer_head *gd_bh;
4512         ext4_group_t block_group;
4513         struct ext4_sb_info *sbi;
4514         struct ext4_buddy e4b;
4515         unsigned int count_clusters;
4516         int err = 0;
4517         int ret;
4518
4519         if (bh) {
4520                 if (block)
4521                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4522                 else
4523                         block = bh->b_blocknr;
4524         }
4525
4526         sbi = EXT4_SB(sb);
4527         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4528             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4529                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4530                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4531                 goto error_return;
4532         }
4533
4534         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4535         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4536
4537         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4538                 struct buffer_head *tbh = bh;
4539                 int i;
4540
4541                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4542
4543                 for (i = 0; i < count; i++) {
4544                         if (!bh)
4545                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4546                                                         block + i);
4547                         if (unlikely(!tbh))
4548                                 continue;
4549                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4550                                     inode, tbh, block + i);
4551                 }
4552         }
4553
4554         /*
4555          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4556          * after the transaction is committed, which we can do by
4557          * treating the block as metadata, below.  We make an
4558          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4559          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4560          */
4561         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4562                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4563
4564         /*
4565          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4566          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4567          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4568          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4569          * requested to avoid doing so.
4570          */
4571         overflow = block & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4572         if (overflow) {
4573                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4574                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4575                         block += overflow;
4576                         if (count > overflow)
4577                                 count -= overflow;
4578                         else
4579                                 return;
4580                 } else {
4581                         block -= overflow;
4582                         count += overflow;
4583                 }
4584         }
4585         overflow = count & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4586         if (overflow) {
4587                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4588                         if (count > overflow)
4589                                 count -= overflow;
4590                         else
4591                                 return;
4592                 } else
4593                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4594         }
4595
4596 do_more:
4597         overflow = 0;
4598         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4599
4600         /*
4601          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4602          * boundary.
4603          */
4604         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4605                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4606                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4607                 count -= overflow;
4608         }
4609         count_clusters = EXT4_B2C(sbi, count);
4610         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4611         if (!bitmap_bh) {
4612                 err = -EIO;
4613                 goto error_return;
4614         }
4615         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4616         if (!gdp) {
4617                 err = -EIO;
4618                 goto error_return;
4619         }
4620
4621         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4622             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4623             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4624                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4625             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4626                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4627
4628                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4629                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4630                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4631                 goto error_return;
4632         }
4633
4634         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4635         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4636         if (err)
4637                 goto error_return;
4638
4639         /*
4640          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4641          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4642          * using it
4643          */
4644         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4645         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4646         if (err)
4647                 goto error_return;
4648 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4649         {
4650                 int i;
4651                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4652                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4653         }
4654 #endif
4655         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4656
4657         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4658         if (err)
4659                 goto error_return;
4660
4661         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4662                 struct ext4_free_data *new_entry;
4663                 /*
4664                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4665                  * be used until this transaction is committed
4666                  */
4667                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_ext_cachep, GFP_NOFS);
4668                 if (!new_entry) {
4669                         err = -ENOMEM;
4670                         goto error_return;
4671                 }
4672                 new_entry->start_cluster = bit;
4673                 new_entry->group  = block_group;
4674                 new_entry->count = count_clusters;
4675                 new_entry->t_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4676
4677                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4678                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4679                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4680         } else {
4681                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4682                  * with group lock held. generate_buddy look at
4683                  * them with group lock_held
4684                  */
4685                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4686                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4687                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4688         }
4689
4690         ret = ext4_free_blks_count(sb, gdp) + count_clusters;
4691         ext4_free_blks_set(sb, gdp, ret);
4692         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, gdp);
4693         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4694         percpu_counter_add(&sbi->s_freeblocks_counter, count);
4695
4696         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4697                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4698                 atomic_add(count, &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
4699         }
4700
4701         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4702
4703         freed += count;
4704
4705         /* We dirtied the bitmap block */
4706         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4707         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4708
4709         /* And the group descriptor block */
4710         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4711         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4712         if (!err)
4713                 err = ret;
4714
4715         if (overflow && !err) {
4716                 block += count;
4717                 count = overflow;
4718                 put_bh(bitmap_bh);
4719                 goto do_more;
4720         }
4721         ext4_mark_super_dirty(sb);
4722 error_return:
4723         if (freed && !(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4724                 dquot_free_block(inode, freed);
4725         brelse(bitmap_bh);
4726         ext4_std_error(sb, err);
4727         return;
4728 }
4729
4730 /**
4731  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4732  * @handle:                     handle to this transaction
4733  * @sb:                         super block
4734  * @block:                      start physcial block to add to the block group
4735  * @count:                      number of blocks to free
4736  *
4737  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4738  */
4739 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4740                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4741 {
4742         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4743         struct buffer_head *gd_bh;
4744         ext4_group_t block_group;
4745         ext4_grpblk_t bit;
4746         unsigned int i;
4747         struct ext4_group_desc *desc;
4748         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4749         struct ext4_buddy e4b;
4750         int err = 0, ret, blk_free_count;
4751         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4752
4753         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4754
4755         if (count == 0)
4756                 return 0;
4757
4758         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4759         /*
4760          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4761          * boundary.
4762          */
4763         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4764                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4765                              block_group);
4766                 err = -EINVAL;
4767                 goto error_return;
4768         }
4769
4770         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4771         if (!bitmap_bh) {
4772                 err = -EIO;
4773                 goto error_return;
4774         }
4775
4776         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4777         if (!desc) {
4778                 err = -EIO;
4779                 goto error_return;
4780         }
4781
4782         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4783             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4784             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4785             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4786                      sbi->s_itb_per_group)) {
4787                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4788                            "Block = %llu, count = %lu",
4789                            block, count);
4790                 err = -EINVAL;
4791                 goto error_return;
4792         }
4793
4794         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4795         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4796         if (err)
4797                 goto error_return;
4798
4799         /*
4800          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4801          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4802          * using it
4803          */
4804         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4805         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4806         if (err)
4807                 goto error_return;
4808
4809         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4810                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4811                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4812                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4813                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4814                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4815                 } else {
4816                         blocks_freed++;
4817                 }
4818         }
4819
4820         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4821         if (err)
4822                 goto error_return;
4823
4824         /*
4825          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4826          * with group lock held. generate_buddy look at
4827          * them with group lock_held
4828          */
4829         ext4_lock_group(sb, block_group);
4830         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4831         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4832         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_blks_count(sb, desc);
4833         ext4_free_blks_set(sb, desc, blk_free_count);
4834         desc->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, desc);
4835         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4836         percpu_counter_add(&sbi->s_freeblocks_counter, blocks_freed);
4837
4838         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4839                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4840                 atomic_add(blocks_freed,
4841                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
4842         }
4843
4844         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4845
4846         /* We dirtied the bitmap block */
4847         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4848         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4849
4850         /* And the group descriptor block */
4851         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4852         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4853         if (!err)
4854                 err = ret;
4855
4856 error_return:
4857         brelse(bitmap_bh);
4858         ext4_std_error(sb, err);
4859         return err;
4860 }
4861
4862 /**
4863  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4864  * @sb:         super block for the file system
4865  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
4866  * @count:      number of blocks to TRIM
4867  * @group:      alloc. group we are working with
4868  * @e4b:        ext4 buddy for the group
4869  *
4870  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
4871  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
4872  * be called with under the group lock.
4873  */
4874 static void ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
4875                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
4876 {
4877         struct ext4_free_extent ex;
4878
4879         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
4880
4881         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
4882
4883         ex.fe_start = start;
4884         ex.fe_group = group;
4885         ex.fe_len = count;
4886
4887         /*
4888          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
4889          * being trimmed.
4890          */
4891         mb_mark_used(e4b, &ex);
4892         ext4_unlock_group(sb, group);
4893         ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
4894         ext4_lock_group(sb, group);
4895         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
4896 }
4897
4898 /**
4899  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
4900  * @sb:                 super block for file system
4901  * @group:              group to be trimmed
4902  * @start:              first group block to examine
4903  * @max:                last group block to examine
4904  * @minblocks:          minimum extent block count
4905  *
4906  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
4907  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
4908  * the extent.
4909  *
4910  *
4911  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
4912  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
4913  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
4914  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
4915  */
4916 static ext4_grpblk_t
4917 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
4918                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
4919                    ext4_grpblk_t minblocks)
4920 {
4921         void *bitmap;
4922         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
4923         struct ext4_buddy e4b;
4924         int ret;
4925
4926         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
4927
4928         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4929         if (ret) {
4930                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
4931                                 "information for %u", group);
4932                 return ret;
4933         }
4934         bitmap = e4b.bd_bitmap;
4935
4936         ext4_lock_group(sb, group);
4937         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
4938             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
4939                 goto out;
4940
4941         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
4942                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
4943
4944         while (start < max) {
4945                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, start);
4946                 if (start >= max)
4947                         break;
4948                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max, start);
4949
4950                 if ((next - start) >= minblocks) {
4951                         ext4_trim_extent(sb, start,
4952                                          next - start, group, &e4b);
4953                         count += next - start;
4954                 }
4955                 free_count += next - start;
4956                 start = next + 1;
4957
4958                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4959                         count = -ERESTARTSYS;
4960                         break;
4961                 }
4962
4963                 if (need_resched()) {
4964                         ext4_unlock_group(sb, group);
4965                         cond_resched();
4966                         ext4_lock_group(sb, group);
4967                 }
4968
4969                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
4970                         break;
4971         }
4972
4973         if (!ret)
4974                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
4975 out:
4976         ext4_unlock_group(sb, group);
4977         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4978
4979         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
4980                 count, group);
4981
4982         return count;
4983 }
4984
4985 /**
4986  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
4987  * @sb:                 superblock for filesystem
4988  * @range:              fstrim_range structure
4989  *
4990  * start:       First Byte to trim
4991  * len:         number of Bytes to trim from start
4992  * minlen:      minimum extent length in Bytes
4993  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
4994  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
4995  * is invoked to trim all free space.
4996  */
4997 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
4998 {
4999         struct ext4_group_info *grp;
5000         ext4_group_t first_group, last_group;
5001         ext4_group_t group, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
5002         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5003         uint64_t start, len, minlen, trimmed = 0;
5004         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5005                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5006         int ret = 0;
5007
5008         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5009         len = range->len >> sb->s_blocksize_bits;
5010         minlen = range->minlen >> sb->s_blocksize_bits;
5011
5012         if (unlikely(minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)))
5013                 return -EINVAL;
5014         if (start + len <= first_data_blk)
5015                 goto out;
5016         if (start < first_data_blk) {
5017                 len -= first_data_blk - start;
5018                 start = first_data_blk;
5019         }
5020
5021         /* Determine first and last group to examine based on start and len */
5022         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5023                                      &first_group, &first_cluster);
5024         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) (start + len),
5025                                      &last_group, &last_cluster);
5026         last_group = (last_group > ngroups - 1) ? ngroups - 1 : last_group;
5027         last_cluster = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
5028
5029         if (first_group > last_group)
5030                 return -EINVAL;
5031
5032         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5033                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5034                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5035                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5036                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5037                         if (ret)
5038                                 break;
5039                 }
5040
5041                 /*
5042                  * For all the groups except the last one, last block will
5043                  * always be EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb), so we only need to
5044                  * change it for the last group in which case start +
5045                  * len < EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb).
5046                  */
5047                 if (first_cluster + len < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
5048                         last_cluster = first_cluster + len;
5049                 len -= last_cluster - first_cluster;
5050
5051                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5052                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5053                                                 last_cluster, minlen);
5054                         if (cnt < 0) {
5055                                 ret = cnt;
5056                                 break;
5057                         }
5058                 }
5059                 trimmed += cnt;
5060                 first_cluster = 0;
5061         }
5062         range->len = trimmed * sb->s_blocksize;
5063
5064         if (!ret)
5065                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5066
5067 out:
5068         return ret;
5069 }