Merge tag 'qcom-soc-for-3.16-2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[pandora-kernel.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
3  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
17  */
18
19
20 /*
21  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
22  */
23
24 #include "ext4_jbd2.h"
25 #include "mballoc.h"
26 #include <linux/log2.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <trace/events/ext4.h>
30
31 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
32 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
33
34 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
35 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
36 #endif
37
38 /*
39  * MUSTDO:
40  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
41  *   - search for metadata in few groups
42  *
43  * TODO v4:
44  *   - normalization should take into account whether file is still open
45  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
46  *   - don't normalize tails
47  *   - quota
48  *   - reservation for superuser
49  *
50  * TODO v3:
51  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
52  *   - track min/max extents in each group for better group selection
53  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
54  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
55  *   - error handling
56  */
57
58 /*
59  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
60  * near to the goal(block) value specified.
61  *
62  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
63  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
64  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
65  * would have after allocation, or the current file size, which ever
66  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
67  * select to use the group preallocation. The default value of
68  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
69  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
70  * terms of number of blocks.
71  *
72  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
73  * ensure that we have small files closer together on the disk.
74  *
75  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
76  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
77  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
78  * represented as:
79  *
80  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
81  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
82  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
83  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
84  *
85  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
86  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
87  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
88  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
89  *
90  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
91  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
92  * pa_free.
93  *
94  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
95  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
96  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
97  *
98  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
99  *
100  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
101  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
102  *
103  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
104  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
105  *
106  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
107  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
108  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
109  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
110  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
111  * we can access them through the page cache. The information regarding
112  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
113  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
114  * inode as:
115  *
116  *  {                        page                        }
117  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
118  *
119  *
120  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
121  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
122  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
123  * which is blocks_per_page/2
124  *
125  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
126  * away when the filesystem is unmounted.
127  *
128  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
129  * to locate that many free blocks we return with additional information
130  * regarding rest of the contiguous physical block available
131  *
132  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
133  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
134  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
135  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
136  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
137  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
138  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
139  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
140  * 512 blocks. This can be tuned via
141  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
142  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
143  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
144  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
145  * greater than the default mb_group_prealloc.
146  *
147  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
148  *
149  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
150  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
151  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
152  *
153  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
154  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
155  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
156  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
157  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
158  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
159  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
160  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
161  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
162  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
163  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
164  * the group specified as the goal value in allocation context via
165  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
166  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
167  * checked.
168  *
169  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
170  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
171  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
172  * subsequent request.
173  */
174
175 /*
176  * mballoc operates on the following data:
177  *  - on-disk bitmap
178  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
179  *  - preallocation descriptors (PAs)
180  *
181  * there are two types of preallocations:
182  *  - inode
183  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
184  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
185  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
186  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
187  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
188  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
189  *    also means that freeing any block within descriptor's range
190  *    must discard all preallocated blocks.
191  *  - locality group
192  *    assigned to specific locality group which does not translate to
193  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
194  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
195  *    it's consumed from the beginning to the end.
196  *
197  * relation between them can be expressed as:
198  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
199  *
200  * this mean blocks mballoc considers used are:
201  *  - allocated blocks (persistent)
202  *  - preallocated blocks (non-persistent)
203  *
204  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
205  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
206  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
207  *
208  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
209  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
210  *
211  * all operations can be expressed as:
212  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
213  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
214  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
215  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
216  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
217  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
218  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
219  *        is used in real operation because we can't know actual used
220  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
221  *
222  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
223  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
224  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
225  * the following knowledge:
226  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
227  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
228  *     nobody can re-allocate that block
229  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
230  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
231  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
232  *     block
233  *
234  * so, now we're building a concurrency table:
235  *  - init buddy vs.
236  *    - new PA
237  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
238  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
239  *    - use inode PA
240  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
241  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
242  *    - discard inode PA
243  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
244  *    - use locality group PA
245  *      again PA-=N must be serialized with init
246  *    - discard locality group PA
247  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
248  *  - new PA vs.
249  *    - use inode PA
250  *      i_data_sem serializes them
251  *    - discard inode PA
252  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
253  *    - use locality group PA
254  *      some mutex should serialize them
255  *    - discard locality group PA
256  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
257  *  - use inode PA
258  *    - use inode PA
259  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
260  *    - discard inode PA
261  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
262  *    - use locality group PA
263  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
264  *    - discard locality group PA
265  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
266  *
267  * now we're ready to make few consequences:
268  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
269  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
270  *  - PA changes only after on-disk bitmap
271  *  - discard must not compete with init. either init is done before
272  *    any discard or they're serialized somehow
273  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
274  *
275  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
276  * in this case, but we should care about concurrent init
277  *
278  */
279
280  /*
281  * Logic in few words:
282  *
283  *  - allocation:
284  *    load group
285  *    find blocks
286  *    mark bits in on-disk bitmap
287  *    release group
288  *
289  *  - use preallocation:
290  *    find proper PA (per-inode or group)
291  *    load group
292  *    mark bits in on-disk bitmap
293  *    release group
294  *    release PA
295  *
296  *  - free:
297  *    load group
298  *    mark bits in on-disk bitmap
299  *    release group
300  *
301  *  - discard preallocations in group:
302  *    mark PAs deleted
303  *    move them onto local list
304  *    load on-disk bitmap
305  *    load group
306  *    remove PA from object (inode or locality group)
307  *    mark free blocks in-core
308  *
309  *  - discard inode's preallocations:
310  */
311
312 /*
313  * Locking rules
314  *
315  * Locks:
316  *  - bitlock on a group        (group)
317  *  - object (inode/locality)   (object)
318  *  - per-pa lock               (pa)
319  *
320  * Paths:
321  *  - new pa
322  *    object
323  *    group
324  *
325  *  - find and use pa:
326  *    pa
327  *
328  *  - release consumed pa:
329  *    pa
330  *    group
331  *    object
332  *
333  *  - generate in-core bitmap:
334  *    group
335  *        pa
336  *
337  *  - discard all for given object (inode, locality group):
338  *    object
339  *        pa
340  *    group
341  *
342  *  - discard all for given group:
343  *    group
344  *        pa
345  *    group
346  *        object
347  *
348  */
349 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
350 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
351 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
352
353 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
354  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
355  * each unique s_blocksize_bits */
356 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
357 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
358
359 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
360         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
361         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
362         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
363 };
364
365 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
366                                         ext4_group_t group);
367 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
368                                                 ext4_group_t group);
369 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
370                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
371
372 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
373 {
374 #if BITS_PER_LONG == 64
375         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
376         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
377 #elif BITS_PER_LONG == 32
378         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
379         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
380 #else
381 #error "how many bits you are?!"
382 #endif
383         return addr;
384 }
385
386 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
387 {
388         /*
389          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
390          * needs unsigned long aligned address
391          */
392         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
393         return ext4_test_bit(bit, addr);
394 }
395
396 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
397 {
398         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
399         ext4_set_bit(bit, addr);
400 }
401
402 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
403 {
404         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
405         ext4_clear_bit(bit, addr);
406 }
407
408 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
409 {
410         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
411         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
412 }
413
414 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
415 {
416         int fix = 0, ret, tmpmax;
417         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
418         tmpmax = max + fix;
419         start += fix;
420
421         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
422         if (ret > max)
423                 return max;
424         return ret;
425 }
426
427 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
428 {
429         int fix = 0, ret, tmpmax;
430         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
431         tmpmax = max + fix;
432         start += fix;
433
434         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
435         if (ret > max)
436                 return max;
437         return ret;
438 }
439
440 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
441 {
442         char *bb;
443
444         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
445         BUG_ON(max == NULL);
446
447         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
448                 *max = 0;
449                 return NULL;
450         }
451
452         /* at order 0 we see each particular block */
453         if (order == 0) {
454                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
455                 return e4b->bd_bitmap;
456         }
457
458         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
459         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
460
461         return bb;
462 }
463
464 #ifdef DOUBLE_CHECK
465 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
466                            int first, int count)
467 {
468         int i;
469         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
470
471         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
472                 return;
473         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
474         for (i = 0; i < count; i++) {
475                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
476                         ext4_fsblk_t blocknr;
477
478                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
479                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
480                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
481                                               inode ? inode->i_ino : 0,
482                                               blocknr,
483                                               "freeing block already freed "
484                                               "(bit %u)",
485                                               first + i);
486                 }
487                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
488         }
489 }
490
491 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
492 {
493         int i;
494
495         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
496                 return;
497         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
498         for (i = 0; i < count; i++) {
499                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
500                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
501         }
502 }
503
504 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
505 {
506         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
507                 unsigned char *b1, *b2;
508                 int i;
509                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
510                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
511                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
512                         if (b1[i] != b2[i]) {
513                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
514                                          "corruption in group %u "
515                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
516                                          "on disk/prealloc",
517                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
518                                 BUG();
519                         }
520                 }
521         }
522 }
523
524 #else
525 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
526                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
527 {
528         return;
529 }
530 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
531                                                 int first, int count)
532 {
533         return;
534 }
535 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
536 {
537         return;
538 }
539 #endif
540
541 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
542
543 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
544 do {                                                                    \
545         if (!(assert)) {                                                \
546                 printk(KERN_EMERG                                       \
547                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
548                         function, file, line, # assert);                \
549                 BUG();                                                  \
550         }                                                               \
551 } while (0)
552
553 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
554                                 const char *function, int line)
555 {
556         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
557         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
558         int max;
559         int max2;
560         int i;
561         int j;
562         int k;
563         int count;
564         struct ext4_group_info *grp;
565         int fragments = 0;
566         int fstart;
567         struct list_head *cur;
568         void *buddy;
569         void *buddy2;
570
571         {
572                 static int mb_check_counter;
573                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
574                         return 0;
575         }
576
577         while (order > 1) {
578                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
579                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
580                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
581                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
582                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
583                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
584
585                 count = 0;
586                 for (i = 0; i < max; i++) {
587
588                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
589                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
590                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
591                                         MB_CHECK_ASSERT(
592                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
593                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
594                                         MB_CHECK_ASSERT(
595                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
596                                 }
597                                 continue;
598                         }
599
600                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
601                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
602                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
603
604                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
605                                 k = (i * (1 << order)) + j;
606                                 MB_CHECK_ASSERT(
607                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
608                         }
609                         count++;
610                 }
611                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
612                 order--;
613         }
614
615         fstart = -1;
616         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
617         for (i = 0; i < max; i++) {
618                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
619                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
620                         if (fstart == -1) {
621                                 fragments++;
622                                 fstart = i;
623                         }
624                         continue;
625                 }
626                 fstart = -1;
627                 /* check used bits only */
628                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
629                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
630                         k = i >> j;
631                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
632                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
633                 }
634         }
635         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
636         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
637
638         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
639         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
640                 ext4_group_t groupnr;
641                 struct ext4_prealloc_space *pa;
642                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
643                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
644                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
645                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
646                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
647         }
648         return 0;
649 }
650 #undef MB_CHECK_ASSERT
651 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
652                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
653 #else
654 #define mb_check_buddy(e4b)
655 #endif
656
657 /*
658  * Divide blocks started from @first with length @len into
659  * smaller chunks with power of 2 blocks.
660  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
661  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
662  */
663 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
664                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
665                                         struct ext4_group_info *grp)
666 {
667         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
668         ext4_grpblk_t min;
669         ext4_grpblk_t max;
670         ext4_grpblk_t chunk;
671         unsigned short border;
672
673         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
674
675         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
676
677         while (len > 0) {
678                 /* find how many blocks can be covered since this position */
679                 max = ffs(first | border) - 1;
680
681                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
682                 min = fls(len) - 1;
683
684                 if (max < min)
685                         min = max;
686                 chunk = 1 << min;
687
688                 /* mark multiblock chunks only */
689                 grp->bb_counters[min]++;
690                 if (min > 0)
691                         mb_clear_bit(first >> min,
692                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
693
694                 len -= chunk;
695                 first += chunk;
696         }
697 }
698
699 /*
700  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
701  * group.
702  */
703 static void
704 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
705 {
706         int i;
707         int bits;
708
709         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
710
711         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
712         for (i = bits; i >= 0; i--) {
713                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
714                         grp->bb_largest_free_order = i;
715                         break;
716                 }
717         }
718 }
719
720 static noinline_for_stack
721 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
722                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
723 {
724         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
725         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
726         ext4_grpblk_t i = 0;
727         ext4_grpblk_t first;
728         ext4_grpblk_t len;
729         unsigned free = 0;
730         unsigned fragments = 0;
731         unsigned long long period = get_cycles();
732
733         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
734          * of on-disk bitmap and preallocations */
735         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
736         grp->bb_first_free = i;
737         while (i < max) {
738                 fragments++;
739                 first = i;
740                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
741                 len = i - first;
742                 free += len;
743                 if (len > 1)
744                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
745                 else
746                         grp->bb_counters[0]++;
747                 if (i < max)
748                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
749         }
750         grp->bb_fragments = fragments;
751
752         if (free != grp->bb_free) {
753                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
754                                       "%u clusters in bitmap, %u in gd; "
755                                       "block bitmap corrupt.",
756                                       free, grp->bb_free);
757                 /*
758                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
759                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
760                  */
761                 grp->bb_free = free;
762                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT, &grp->bb_state);
763         }
764         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
765
766         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
767
768         period = get_cycles() - period;
769         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
770         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
771         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
772         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
773 }
774
775 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
776 {
777         int count;
778         int order = 1;
779         void *buddy;
780
781         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
782                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
783         }
784         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
785         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
786                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
787                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
788
789         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
790                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
791 }
792
793 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
794  * for convenience. The information regarding each group
795  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
796  * block bitmap and buddy information. The information are
797  * stored in the inode as
798  *
799  * {                        page                        }
800  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
801  *
802  *
803  * one block each for bitmap and buddy information.
804  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
805  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
806  * So it can have information regarding groups_per_page which
807  * is blocks_per_page/2
808  *
809  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
810  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
811  */
812
813 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
814 {
815         ext4_group_t ngroups;
816         int blocksize;
817         int blocks_per_page;
818         int groups_per_page;
819         int err = 0;
820         int i;
821         ext4_group_t first_group, group;
822         int first_block;
823         struct super_block *sb;
824         struct buffer_head *bhs;
825         struct buffer_head **bh = NULL;
826         struct inode *inode;
827         char *data;
828         char *bitmap;
829         struct ext4_group_info *grinfo;
830
831         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
832
833         inode = page->mapping->host;
834         sb = inode->i_sb;
835         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
836         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
837         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
838
839         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
840         if (groups_per_page == 0)
841                 groups_per_page = 1;
842
843         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
844         if (groups_per_page > 1) {
845                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
846                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
847                 if (bh == NULL) {
848                         err = -ENOMEM;
849                         goto out;
850                 }
851         } else
852                 bh = &bhs;
853
854         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
855
856         /* read all groups the page covers into the cache */
857         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
858                 if (group >= ngroups)
859                         break;
860
861                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
862                 /*
863                  * If page is uptodate then we came here after online resize
864                  * which added some new uninitialized group info structs, so
865                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
866                  * which may be currently in use by an allocating task.
867                  */
868                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
869                         bh[i] = NULL;
870                         continue;
871                 }
872                 if (!(bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group))) {
873                         err = -ENOMEM;
874                         goto out;
875                 }
876                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
877         }
878
879         /* wait for I/O completion */
880         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
881                 if (bh[i] && ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i])) {
882                         err = -EIO;
883                         goto out;
884                 }
885         }
886
887         first_block = page->index * blocks_per_page;
888         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
889                 group = (first_block + i) >> 1;
890                 if (group >= ngroups)
891                         break;
892
893                 if (!bh[group - first_group])
894                         /* skip initialized uptodate buddy */
895                         continue;
896
897                 /*
898                  * data carry information regarding this
899                  * particular group in the format specified
900                  * above
901                  *
902                  */
903                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
904                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
905
906                 /*
907                  * We place the buddy block and bitmap block
908                  * close together
909                  */
910                 if ((first_block + i) & 1) {
911                         /* this is block of buddy */
912                         BUG_ON(incore == NULL);
913                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
914                                 group, page->index, i * blocksize);
915                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
916                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
917                         grinfo->bb_fragments = 0;
918                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
919                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
920                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
921                         /*
922                          * incore got set to the group block bitmap below
923                          */
924                         ext4_lock_group(sb, group);
925                         /* init the buddy */
926                         memset(data, 0xff, blocksize);
927                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
928                         ext4_unlock_group(sb, group);
929                         incore = NULL;
930                 } else {
931                         /* this is block of bitmap */
932                         BUG_ON(incore != NULL);
933                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
934                                 group, page->index, i * blocksize);
935                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
936
937                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
938                         ext4_lock_group(sb, group);
939                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
940
941                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
942                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
943                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
944                         ext4_unlock_group(sb, group);
945
946                         /* set incore so that the buddy information can be
947                          * generated using this
948                          */
949                         incore = data;
950                 }
951         }
952         SetPageUptodate(page);
953
954 out:
955         if (bh) {
956                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
957                         brelse(bh[i]);
958                 if (bh != &bhs)
959                         kfree(bh);
960         }
961         return err;
962 }
963
964 /*
965  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
966  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
967  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
968  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
969  */
970 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
971                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
972 {
973         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
974         int block, pnum, poff;
975         int blocks_per_page;
976         struct page *page;
977
978         e4b->bd_buddy_page = NULL;
979         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
980
981         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
982         /*
983          * the buddy cache inode stores the block bitmap
984          * and buddy information in consecutive blocks.
985          * So for each group we need two blocks.
986          */
987         block = group * 2;
988         pnum = block / blocks_per_page;
989         poff = block % blocks_per_page;
990         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
991         if (!page)
992                 return -ENOMEM;
993         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
994         e4b->bd_bitmap_page = page;
995         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
996
997         if (blocks_per_page >= 2) {
998                 /* buddy and bitmap are on the same page */
999                 return 0;
1000         }
1001
1002         block++;
1003         pnum = block / blocks_per_page;
1004         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1005         if (!page)
1006                 return -ENOMEM;
1007         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1008         e4b->bd_buddy_page = page;
1009         return 0;
1010 }
1011
1012 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1013 {
1014         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1015                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1016                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1017         }
1018         if (e4b->bd_buddy_page) {
1019                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1020                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1021         }
1022 }
1023
1024 /*
1025  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1026  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1027  * calling this routine!
1028  */
1029 static noinline_for_stack
1030 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1031 {
1032
1033         struct ext4_group_info *this_grp;
1034         struct ext4_buddy e4b;
1035         struct page *page;
1036         int ret = 0;
1037
1038         might_sleep();
1039         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1040         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1041         /*
1042          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1043          * page which map to the group from which we are already
1044          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1045          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1046          * would have pinned buddy page to page cache.
1047          */
1048         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1049         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1050                 /*
1051                  * somebody initialized the group
1052                  * return without doing anything
1053                  */
1054                 goto err;
1055         }
1056
1057         page = e4b.bd_bitmap_page;
1058         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1059         if (ret)
1060                 goto err;
1061         if (!PageUptodate(page)) {
1062                 ret = -EIO;
1063                 goto err;
1064         }
1065         mark_page_accessed(page);
1066
1067         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1068                 /*
1069                  * If both the bitmap and buddy are in
1070                  * the same page we don't need to force
1071                  * init the buddy
1072                  */
1073                 ret = 0;
1074                 goto err;
1075         }
1076         /* init buddy cache */
1077         page = e4b.bd_buddy_page;
1078         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1079         if (ret)
1080                 goto err;
1081         if (!PageUptodate(page)) {
1082                 ret = -EIO;
1083                 goto err;
1084         }
1085         mark_page_accessed(page);
1086 err:
1087         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1088         return ret;
1089 }
1090
1091 /*
1092  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1093  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1094  * calling this routine!
1095  */
1096 static noinline_for_stack int
1097 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1098                                         struct ext4_buddy *e4b)
1099 {
1100         int blocks_per_page;
1101         int block;
1102         int pnum;
1103         int poff;
1104         struct page *page;
1105         int ret;
1106         struct ext4_group_info *grp;
1107         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1108         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1109
1110         might_sleep();
1111         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1112
1113         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1114         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1115
1116         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1117         e4b->bd_info = grp;
1118         e4b->bd_sb = sb;
1119         e4b->bd_group = group;
1120         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1121         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1122
1123         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1124                 /*
1125                  * we need full data about the group
1126                  * to make a good selection
1127                  */
1128                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1129                 if (ret)
1130                         return ret;
1131         }
1132
1133         /*
1134          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1135          * and buddy information in consecutive blocks.
1136          * So for each group we need two blocks.
1137          */
1138         block = group * 2;
1139         pnum = block / blocks_per_page;
1140         poff = block % blocks_per_page;
1141
1142         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1143          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1144         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1145         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1146                 if (page)
1147                         /*
1148                          * drop the page reference and try
1149                          * to get the page with lock. If we
1150                          * are not uptodate that implies
1151                          * somebody just created the page but
1152                          * is yet to initialize the same. So
1153                          * wait for it to initialize.
1154                          */
1155                         page_cache_release(page);
1156                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1157                 if (page) {
1158                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1159                         if (!PageUptodate(page)) {
1160                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1161                                 if (ret) {
1162                                         unlock_page(page);
1163                                         goto err;
1164                                 }
1165                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1166                                                (poff * sb->s_blocksize));
1167                         }
1168                         unlock_page(page);
1169                 }
1170         }
1171         if (page == NULL) {
1172                 ret = -ENOMEM;
1173                 goto err;
1174         }
1175         if (!PageUptodate(page)) {
1176                 ret = -EIO;
1177                 goto err;
1178         }
1179         e4b->bd_bitmap_page = page;
1180         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1181         mark_page_accessed(page);
1182
1183         block++;
1184         pnum = block / blocks_per_page;
1185         poff = block % blocks_per_page;
1186
1187         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1188         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1189                 if (page)
1190                         page_cache_release(page);
1191                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1192                 if (page) {
1193                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1194                         if (!PageUptodate(page)) {
1195                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1196                                 if (ret) {
1197                                         unlock_page(page);
1198                                         goto err;
1199                                 }
1200                         }
1201                         unlock_page(page);
1202                 }
1203         }
1204         if (page == NULL) {
1205                 ret = -ENOMEM;
1206                 goto err;
1207         }
1208         if (!PageUptodate(page)) {
1209                 ret = -EIO;
1210                 goto err;
1211         }
1212         e4b->bd_buddy_page = page;
1213         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1214         mark_page_accessed(page);
1215
1216         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1217         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1218
1219         return 0;
1220
1221 err:
1222         if (page)
1223                 page_cache_release(page);
1224         if (e4b->bd_bitmap_page)
1225                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1226         if (e4b->bd_buddy_page)
1227                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1228         e4b->bd_buddy = NULL;
1229         e4b->bd_bitmap = NULL;
1230         return ret;
1231 }
1232
1233 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1234 {
1235         if (e4b->bd_bitmap_page)
1236                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1237         if (e4b->bd_buddy_page)
1238                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1239 }
1240
1241
1242 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1243 {
1244         int order = 1;
1245         void *bb;
1246
1247         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1248         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1249
1250         bb = e4b->bd_buddy;
1251         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1252                 block = block >> 1;
1253                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1254                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1255                         return order;
1256                 }
1257                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1258                 order++;
1259         }
1260         return 0;
1261 }
1262
1263 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1264 {
1265         __u32 *addr;
1266
1267         len = cur + len;
1268         while (cur < len) {
1269                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1270                         /* fast path: clear whole word at once */
1271                         addr = bm + (cur >> 3);
1272                         *addr = 0;
1273                         cur += 32;
1274                         continue;
1275                 }
1276                 mb_clear_bit(cur, bm);
1277                 cur++;
1278         }
1279 }
1280
1281 /* clear bits in given range
1282  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1283  */
1284 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1285 {
1286         __u32 *addr;
1287         int zero_bit = -1;
1288
1289         len = cur + len;
1290         while (cur < len) {
1291                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1292                         /* fast path: clear whole word at once */
1293                         addr = bm + (cur >> 3);
1294                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1295                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1296                         *addr = 0;
1297                         cur += 32;
1298                         continue;
1299                 }
1300                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1301                         zero_bit = cur;
1302                 cur++;
1303         }
1304
1305         return zero_bit;
1306 }
1307
1308 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1309 {
1310         __u32 *addr;
1311
1312         len = cur + len;
1313         while (cur < len) {
1314                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1315                         /* fast path: set whole word at once */
1316                         addr = bm + (cur >> 3);
1317                         *addr = 0xffffffff;
1318                         cur += 32;
1319                         continue;
1320                 }
1321                 mb_set_bit(cur, bm);
1322                 cur++;
1323         }
1324 }
1325
1326 /*
1327  * _________________________________________________________________ */
1328
1329 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1330 {
1331         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1332                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1333                 (*bit) -= side;
1334                 return 1;
1335         }
1336         else {
1337                 (*bit) += side;
1338                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1339                 return -1;
1340         }
1341 }
1342
1343 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1344 {
1345         int max;
1346         int order = 1;
1347         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1348
1349         while (buddy) {
1350                 void *buddy2;
1351
1352                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1353                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1354                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1355                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1356                  * align with upper layer and then go up.
1357                  * Releasing entire group is all about clearing
1358                  * single bit of highest order buddy.
1359                  */
1360
1361                 /* Example:
1362                  * ---------------------------------
1363                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1364                  * ---------------------------------
1365                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1366                  * ---------------------------------
1367                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1368                  *      \_____________________/
1369                  *
1370                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1371                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1372                  * decrease bb_counters and extend range to
1373                  * [0; 6]
1374                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1375                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1376                  * [0; 5].
1377                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1378                  */
1379
1380
1381                 if (first & 1)
1382                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1383                 if (!(last & 1))
1384                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1385                 if (first > last)
1386                         break;
1387                 order++;
1388
1389                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1390                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1391                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1392                         break;
1393                 }
1394                 first >>= 1;
1395                 last >>= 1;
1396                 buddy = buddy2;
1397         }
1398 }
1399
1400 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1401                            int first, int count)
1402 {
1403         int left_is_free = 0;
1404         int right_is_free = 0;
1405         int block;
1406         int last = first + count - 1;
1407         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1408
1409         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1410         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1411         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1412         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1413                 return;
1414
1415         mb_check_buddy(e4b);
1416         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1417
1418         e4b->bd_info->bb_free += count;
1419         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1420                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1421
1422         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1423          * clear range and then check right neighbour
1424          */
1425         if (first != 0)
1426                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1427         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1428         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1429                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1430
1431         if (unlikely(block != -1)) {
1432                 ext4_fsblk_t blocknr;
1433
1434                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1435                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1436                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1437                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1438                                       blocknr,
1439                                       "freeing already freed block "
1440                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1441                                       block);
1442                 /* Mark the block group as corrupt. */
1443                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1444                         &e4b->bd_info->bb_state);
1445                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1446                 goto done;
1447         }
1448
1449         /* let's maintain fragments counter */
1450         if (left_is_free && right_is_free)
1451                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1452         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1453                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1454
1455         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1456          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1457          * zero order checks.
1458          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1459          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1460          */
1461         if (first & 1) {
1462                 first += !left_is_free;
1463                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1464         }
1465         if (!(last & 1)) {
1466                 last -= !right_is_free;
1467                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1468         }
1469
1470         if (first <= last)
1471                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1472
1473 done:
1474         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1475         mb_check_buddy(e4b);
1476 }
1477
1478 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1479                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1480 {
1481         int next = block;
1482         int max, order;
1483         void *buddy;
1484
1485         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1486         BUG_ON(ex == NULL);
1487
1488         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1489         BUG_ON(buddy == NULL);
1490         BUG_ON(block >= max);
1491         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1492                 ex->fe_len = 0;
1493                 ex->fe_start = 0;
1494                 ex->fe_group = 0;
1495                 return 0;
1496         }
1497
1498         /* find actual order */
1499         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1500         block = block >> order;
1501
1502         ex->fe_len = 1 << order;
1503         ex->fe_start = block << order;
1504         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1505
1506         /* calc difference from given start */
1507         next = next - ex->fe_start;
1508         ex->fe_len -= next;
1509         ex->fe_start += next;
1510
1511         while (needed > ex->fe_len &&
1512                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1513
1514                 if (block + 1 >= max)
1515                         break;
1516
1517                 next = (block + 1) * (1 << order);
1518                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1519                         break;
1520
1521                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1522
1523                 block = next >> order;
1524                 ex->fe_len += 1 << order;
1525         }
1526
1527         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1528         return ex->fe_len;
1529 }
1530
1531 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1532 {
1533         int ord;
1534         int mlen = 0;
1535         int max = 0;
1536         int cur;
1537         int start = ex->fe_start;
1538         int len = ex->fe_len;
1539         unsigned ret = 0;
1540         int len0 = len;
1541         void *buddy;
1542
1543         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1544         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1545         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1546         mb_check_buddy(e4b);
1547         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1548
1549         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1550         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1551                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1552
1553         /* let's maintain fragments counter */
1554         if (start != 0)
1555                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1556         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1557                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1558         if (mlen && max)
1559                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1560         else if (!mlen && !max)
1561                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1562
1563         /* let's maintain buddy itself */
1564         while (len) {
1565                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1566
1567                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1568                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1569                         mlen = 1 << ord;
1570                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1571                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1572                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1573                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1574                         start += mlen;
1575                         len -= mlen;
1576                         BUG_ON(len < 0);
1577                         continue;
1578                 }
1579
1580                 /* store for history */
1581                 if (ret == 0)
1582                         ret = len | (ord << 16);
1583
1584                 /* we have to split large buddy */
1585                 BUG_ON(ord <= 0);
1586                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1587                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1588                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1589
1590                 ord--;
1591                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1592                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1593                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1594                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1595                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1596                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1597         }
1598         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1599
1600         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1601         mb_check_buddy(e4b);
1602
1603         return ret;
1604 }
1605
1606 /*
1607  * Must be called under group lock!
1608  */
1609 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1610                                         struct ext4_buddy *e4b)
1611 {
1612         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1613         int ret;
1614
1615         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1616         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1617
1618         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1619         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1620         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1621
1622         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1623          * allocated blocks for history */
1624         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1625
1626         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1627         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1628         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1629
1630         /*
1631          * take the page reference. We want the page to be pinned
1632          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1633          * group until we update the bitmap. That would mean we
1634          * double allocate blocks. The reference is dropped
1635          * in ext4_mb_release_context
1636          */
1637         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1638         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1639         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1640         get_page(ac->ac_buddy_page);
1641         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1642         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1643                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1644                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1645                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1646                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1647         }
1648 }
1649
1650 /*
1651  * regular allocator, for general purposes allocation
1652  */
1653
1654 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1655                                         struct ext4_buddy *e4b,
1656                                         int finish_group)
1657 {
1658         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1659         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1660         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1661         struct ext4_free_extent ex;
1662         int max;
1663
1664         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1665                 return;
1666         /*
1667          * We don't want to scan for a whole year
1668          */
1669         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1670                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1671                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1672                 return;
1673         }
1674
1675         /*
1676          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1677          */
1678         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1679                 return;
1680
1681         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1682                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1683                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1684                  * when it was found (within this lock-unlock
1685                  * period or not) */
1686                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1687                 if (max >= gex->fe_len) {
1688                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1689                         return;
1690                 }
1691         }
1692 }
1693
1694 /*
1695  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1696  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1697  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1698  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1699  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1700  * mballoc can't find good enough extent.
1701  *
1702  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1703  */
1704 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1705                                         struct ext4_free_extent *ex,
1706                                         struct ext4_buddy *e4b)
1707 {
1708         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1709         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1710
1711         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1712         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1713         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1714         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1715
1716         ac->ac_found++;
1717
1718         /*
1719          * The special case - take what you catch first
1720          */
1721         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1722                 *bex = *ex;
1723                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1724                 return;
1725         }
1726
1727         /*
1728          * Let's check whether the chuck is good enough
1729          */
1730         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1731                 *bex = *ex;
1732                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1733                 return;
1734         }
1735
1736         /*
1737          * If this is first found extent, just store it in the context
1738          */
1739         if (bex->fe_len == 0) {
1740                 *bex = *ex;
1741                 return;
1742         }
1743
1744         /*
1745          * If new found extent is better, store it in the context
1746          */
1747         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1748                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1749                  * larger than previous best one is better */
1750                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1751                         *bex = *ex;
1752         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1753                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1754                  * an extent that still satisfy the request, but is
1755                  * smaller than previous one */
1756                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1757                         *bex = *ex;
1758         }
1759
1760         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1761 }
1762
1763 static noinline_for_stack
1764 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1765                                         struct ext4_buddy *e4b)
1766 {
1767         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1768         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1769         int max;
1770         int err;
1771
1772         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1773         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1774         if (err)
1775                 return err;
1776
1777         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1778         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1779
1780         if (max > 0) {
1781                 ac->ac_b_ex = ex;
1782                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1783         }
1784
1785         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1786         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1787
1788         return 0;
1789 }
1790
1791 static noinline_for_stack
1792 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1793                                 struct ext4_buddy *e4b)
1794 {
1795         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1796         int max;
1797         int err;
1798         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1799         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1800         struct ext4_free_extent ex;
1801
1802         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1803                 return 0;
1804         if (grp->bb_free == 0)
1805                 return 0;
1806
1807         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1808         if (err)
1809                 return err;
1810
1811         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1812                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1813                 return 0;
1814         }
1815
1816         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1817         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1818                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1819         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1820
1821         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1822                 ext4_fsblk_t start;
1823
1824                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1825                         ex.fe_start;
1826                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1827                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1828                         ac->ac_found++;
1829                         ac->ac_b_ex = ex;
1830                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1831                 }
1832         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1833                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1834                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1835                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1836                 ac->ac_found++;
1837                 ac->ac_b_ex = ex;
1838                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1839         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1840                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1841                  * number of blocks to an existing extent */
1842                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1843                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1844                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1845                 ac->ac_found++;
1846                 ac->ac_b_ex = ex;
1847                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1848         }
1849         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1850         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1851
1852         return 0;
1853 }
1854
1855 /*
1856  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1857  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1858  */
1859 static noinline_for_stack
1860 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1861                                         struct ext4_buddy *e4b)
1862 {
1863         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1864         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1865         void *buddy;
1866         int i;
1867         int k;
1868         int max;
1869
1870         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1871         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1872                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1873                         continue;
1874
1875                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1876                 BUG_ON(buddy == NULL);
1877
1878                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1879                 BUG_ON(k >= max);
1880
1881                 ac->ac_found++;
1882
1883                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1884                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1885                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1886
1887                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1888
1889                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1890
1891                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1892                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1893
1894                 break;
1895         }
1896 }
1897
1898 /*
1899  * The routine scans the group and measures all found extents.
1900  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1901  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1902  */
1903 static noinline_for_stack
1904 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1905                                         struct ext4_buddy *e4b)
1906 {
1907         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1908         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1909         struct ext4_free_extent ex;
1910         int i;
1911         int free;
1912
1913         free = e4b->bd_info->bb_free;
1914         BUG_ON(free <= 0);
1915
1916         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1917
1918         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1919                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1920                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1921                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1922                         /*
1923                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1924                          * free blocks even though group info says we
1925                          * we have free blocks
1926                          */
1927                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1928                                         "%d free clusters as per "
1929                                         "group info. But bitmap says 0",
1930                                         free);
1931                         break;
1932                 }
1933
1934                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1935                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1936                 if (free < ex.fe_len) {
1937                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1938                                         "%d free clusters as per "
1939                                         "group info. But got %d blocks",
1940                                         free, ex.fe_len);
1941                         /*
1942                          * The number of free blocks differs. This mostly
1943                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1944                          * without claiming the space.
1945                          */
1946                         break;
1947                 }
1948                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1949                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1950
1951                 i += ex.fe_len;
1952                 free -= ex.fe_len;
1953         }
1954
1955         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1956 }
1957
1958 /*
1959  * This is a special case for storages like raid5
1960  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1961  */
1962 static noinline_for_stack
1963 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1964                                  struct ext4_buddy *e4b)
1965 {
1966         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1967         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1968         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1969         struct ext4_free_extent ex;
1970         ext4_fsblk_t first_group_block;
1971         ext4_fsblk_t a;
1972         ext4_grpblk_t i;
1973         int max;
1974
1975         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1976
1977         /* find first stripe-aligned block in group */
1978         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1979
1980         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1981         do_div(a, sbi->s_stripe);
1982         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1983
1984         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1985                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1986                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
1987                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1988                                 ac->ac_found++;
1989                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
1990                                 ac->ac_b_ex = ex;
1991                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1992                                 break;
1993                         }
1994                 }
1995                 i += sbi->s_stripe;
1996         }
1997 }
1998
1999 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
2000 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2001                                 ext4_group_t group, int cr)
2002 {
2003         unsigned free, fragments;
2004         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2005         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2006
2007         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2008
2009         free = grp->bb_free;
2010         if (free == 0)
2011                 return 0;
2012         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2013                 return 0;
2014
2015         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2016                 return 0;
2017
2018         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2019         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2020                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
2021                 if (ret)
2022                         return 0;
2023         }
2024
2025         fragments = grp->bb_fragments;
2026         if (fragments == 0)
2027                 return 0;
2028
2029         switch (cr) {
2030         case 0:
2031                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2032
2033                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2034                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2035                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2036                     ((group % flex_size) == 0))
2037                         return 0;
2038
2039                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2040                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2041                         return 1;
2042
2043                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2044                         return 0;
2045
2046                 return 1;
2047         case 1:
2048                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2049                         return 1;
2050                 break;
2051         case 2:
2052                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2053                         return 1;
2054                 break;
2055         case 3:
2056                 return 1;
2057         default:
2058                 BUG();
2059         }
2060
2061         return 0;
2062 }
2063
2064 static noinline_for_stack int
2065 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2066 {
2067         ext4_group_t ngroups, group, i;
2068         int cr;
2069         int err = 0;
2070         struct ext4_sb_info *sbi;
2071         struct super_block *sb;
2072         struct ext4_buddy e4b;
2073
2074         sb = ac->ac_sb;
2075         sbi = EXT4_SB(sb);
2076         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2077         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2078         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2079                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2080
2081         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2082
2083         /* first, try the goal */
2084         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2085         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2086                 goto out;
2087
2088         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2089                 goto out;
2090
2091         /*
2092          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2093          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2094          * try exact allocation using buddy.
2095          */
2096         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2097         ac->ac_2order = 0;
2098         /*
2099          * We search using buddy data only if the order of the request
2100          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2101          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2102          */
2103         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2104                 /*
2105                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2106                  */
2107                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2108                         ac->ac_2order = i - 1;
2109         }
2110
2111         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2112         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2113                 /* TBD: may be hot point */
2114                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2115                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2116                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2117                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2118         }
2119
2120         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2121         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2122         /*
2123          * cr == 0 try to get exact allocation,
2124          * cr == 3  try to get anything
2125          */
2126 repeat:
2127         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2128                 ac->ac_criteria = cr;
2129                 /*
2130                  * searching for the right group start
2131                  * from the goal value specified
2132                  */
2133                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2134
2135                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2136                         cond_resched();
2137                         /*
2138                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2139                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2140                          */
2141                         if (group >= ngroups)
2142                                 group = 0;
2143
2144                         /* This now checks without needing the buddy page */
2145                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2146                                 continue;
2147
2148                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2149                         if (err)
2150                                 goto out;
2151
2152                         ext4_lock_group(sb, group);
2153
2154                         /*
2155                          * We need to check again after locking the
2156                          * block group
2157                          */
2158                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2159                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2160                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2161                                 continue;
2162                         }
2163
2164                         ac->ac_groups_scanned++;
2165                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2166                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2167                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2168                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2169                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2170                         else
2171                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2172
2173                         ext4_unlock_group(sb, group);
2174                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2175
2176                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2177                                 break;
2178                 }
2179         }
2180
2181         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2182             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2183                 /*
2184                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2185                  * the best chunk we've found so far
2186                  */
2187
2188                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2189                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2190                         /*
2191                          * Someone more lucky has already allocated it.
2192                          * The only thing we can do is just take first
2193                          * found block(s)
2194                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2195                          */
2196                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2197                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2198                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2199                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2200                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2201                         cr = 3;
2202                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2203                         goto repeat;
2204                 }
2205         }
2206 out:
2207         return err;
2208 }
2209
2210 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2211 {
2212         struct super_block *sb = seq->private;
2213         ext4_group_t group;
2214
2215         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2216                 return NULL;
2217         group = *pos + 1;
2218         return (void *) ((unsigned long) group);
2219 }
2220
2221 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2222 {
2223         struct super_block *sb = seq->private;
2224         ext4_group_t group;
2225
2226         ++*pos;
2227         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2228                 return NULL;
2229         group = *pos + 1;
2230         return (void *) ((unsigned long) group);
2231 }
2232
2233 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2234 {
2235         struct super_block *sb = seq->private;
2236         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2237         int i;
2238         int err, buddy_loaded = 0;
2239         struct ext4_buddy e4b;
2240         struct ext4_group_info *grinfo;
2241         struct sg {
2242                 struct ext4_group_info info;
2243                 ext4_grpblk_t counters[16];
2244         } sg;
2245
2246         group--;
2247         if (group == 0)
2248                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2249                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2250                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2251                            "group", "free", "frags", "first",
2252                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2253                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2254
2255         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2256                 sizeof(struct ext4_group_info);
2257         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2258         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2259         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2260                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2261                 if (err) {
2262                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2263                         return 0;
2264                 }
2265                 buddy_loaded = 1;
2266         }
2267
2268         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2269
2270         if (buddy_loaded)
2271                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2272
2273         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2274                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2275         for (i = 0; i <= 13; i++)
2276                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2277                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2278         seq_printf(seq, " ]\n");
2279
2280         return 0;
2281 }
2282
2283 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2284 {
2285 }
2286
2287 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2288         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2289         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2290         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2291         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2292 };
2293
2294 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2295 {
2296         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2297         int rc;
2298
2299         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2300         if (rc == 0) {
2301                 struct seq_file *m = file->private_data;
2302                 m->private = sb;
2303         }
2304         return rc;
2305
2306 }
2307
2308 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2309         .owner          = THIS_MODULE,
2310         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2311         .read           = seq_read,
2312         .llseek         = seq_lseek,
2313         .release        = seq_release,
2314 };
2315
2316 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2317 {
2318         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2319         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2320
2321         BUG_ON(!cachep);
2322         return cachep;
2323 }
2324
2325 /*
2326  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2327  * of groups
2328  */
2329 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2330 {
2331         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2332         unsigned size;
2333         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2334
2335         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2336                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2337         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2338                 return 0;
2339
2340         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2341         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2342         if (!new_groupinfo) {
2343                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2344                 return -ENOMEM;
2345         }
2346         if (sbi->s_group_info) {
2347                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2348                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2349                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2350         }
2351         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2352         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2353         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2354                    sbi->s_group_info_size);
2355         return 0;
2356 }
2357
2358 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2359 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2360                           struct ext4_group_desc *desc)
2361 {
2362         int i;
2363         int metalen = 0;
2364         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2365         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2366         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2367
2368         /*
2369          * First check if this group is the first of a reserved block.
2370          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2371          * to ext4_group_info structures
2372          */
2373         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2374                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2375                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2376                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2377                 if (meta_group_info == NULL) {
2378                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2379                                  "for a buddy group");
2380                         goto exit_meta_group_info;
2381                 }
2382                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2383                         meta_group_info;
2384         }
2385
2386         meta_group_info =
2387                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2388         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2389
2390         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL);
2391         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2392                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2393                 goto exit_group_info;
2394         }
2395         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2396                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2397
2398         /*
2399          * initialize bb_free to be able to skip
2400          * empty groups without initialization
2401          */
2402         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2403                 meta_group_info[i]->bb_free =
2404                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2405         } else {
2406                 meta_group_info[i]->bb_free =
2407                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2408         }
2409
2410         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2411         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2412         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2413         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2414
2415 #ifdef DOUBLE_CHECK
2416         {
2417                 struct buffer_head *bh;
2418                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2419                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2420                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2421                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2422                 BUG_ON(bh == NULL);
2423                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2424                         sb->s_blocksize);
2425                 put_bh(bh);
2426         }
2427 #endif
2428
2429         return 0;
2430
2431 exit_group_info:
2432         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2433         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2434                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2435                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2436         }
2437 exit_meta_group_info:
2438         return -ENOMEM;
2439 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2440
2441 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2442 {
2443         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2444         ext4_group_t i;
2445         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2446         int err;
2447         struct ext4_group_desc *desc;
2448         struct kmem_cache *cachep;
2449
2450         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2451         if (err)
2452                 return err;
2453
2454         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2455         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2456                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2457                 goto err_freesgi;
2458         }
2459         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2460          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2461          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2462          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2463         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2464         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2465         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2466                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2467                 if (desc == NULL) {
2468                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2469                         goto err_freebuddy;
2470                 }
2471                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2472                         goto err_freebuddy;
2473         }
2474
2475         return 0;
2476
2477 err_freebuddy:
2478         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2479         while (i-- > 0)
2480                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2481         i = sbi->s_group_info_size;
2482         while (i-- > 0)
2483                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2484         iput(sbi->s_buddy_cache);
2485 err_freesgi:
2486         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2487         return -ENOMEM;
2488 }
2489
2490 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2491 {
2492         int i;
2493
2494         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2495                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2496                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2497                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2498         }
2499 }
2500
2501 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2502 {
2503         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2504         int slab_size;
2505         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2506         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2507         struct kmem_cache *cachep;
2508
2509         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2510                 return -EINVAL;
2511
2512         if (unlikely(cache_index < 0))
2513                 cache_index = 0;
2514
2515         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2516         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2517                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2518                 return 0;       /* Already created */
2519         }
2520
2521         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2522                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2523
2524         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2525                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2526                                         NULL);
2527
2528         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2529
2530         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2531         if (!cachep) {
2532                 printk(KERN_EMERG
2533                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2534                 return -ENOMEM;
2535         }
2536
2537         return 0;
2538 }
2539
2540 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2541 {
2542         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2543         unsigned i, j;
2544         unsigned offset;
2545         unsigned max;
2546         int ret;
2547
2548         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2549
2550         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2551         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2552                 ret = -ENOMEM;
2553                 goto out;
2554         }
2555
2556         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2557         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2558         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2559                 ret = -ENOMEM;
2560                 goto out;
2561         }
2562
2563         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2564         if (ret < 0)
2565                 goto out;
2566
2567         /* order 0 is regular bitmap */
2568         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2569         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2570
2571         i = 1;
2572         offset = 0;
2573         max = sb->s_blocksize << 2;
2574         do {
2575                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2576                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2577                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2578                 max = max >> 1;
2579                 i++;
2580         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2581
2582         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2583         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2584
2585         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2586         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2587         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2588         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2589         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2590         /*
2591          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2592          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2593          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2594          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2595          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2596          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2597          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2598          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2599          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2600          * which seems reasonable as a default.
2601          */
2602         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2603                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2604         /*
2605          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2606          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2607          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2608          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2609          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2610          * the stripes.
2611          */
2612         if (sbi->s_stripe > 1) {
2613                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2614                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2615         }
2616
2617         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2618         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2619                 ret = -ENOMEM;
2620                 goto out_free_groupinfo_slab;
2621         }
2622         for_each_possible_cpu(i) {
2623                 struct ext4_locality_group *lg;
2624                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2625                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2626                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2627                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2628                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2629         }
2630
2631         /* init file for buddy data */
2632         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2633         if (ret != 0)
2634                 goto out_free_locality_groups;
2635
2636         if (sbi->s_proc)
2637                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2638                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2639
2640         return 0;
2641
2642 out_free_locality_groups:
2643         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2644         sbi->s_locality_groups = NULL;
2645 out_free_groupinfo_slab:
2646         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2647 out:
2648         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2649         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2650         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2651         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2652         return ret;
2653 }
2654
2655 /* need to called with the ext4 group lock held */
2656 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2657 {
2658         struct ext4_prealloc_space *pa;
2659         struct list_head *cur, *tmp;
2660         int count = 0;
2661
2662         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2663                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2664                 list_del(&pa->pa_group_list);
2665                 count++;
2666                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2667         }
2668         if (count)
2669                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2670
2671 }
2672
2673 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2674 {
2675         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2676         ext4_group_t i;
2677         int num_meta_group_infos;
2678         struct ext4_group_info *grinfo;
2679         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2680         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2681
2682         if (sbi->s_proc)
2683                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2684
2685         if (sbi->s_group_info) {
2686                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2687                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2688 #ifdef DOUBLE_CHECK
2689                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2690 #endif
2691                         ext4_lock_group(sb, i);
2692                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2693                         ext4_unlock_group(sb, i);
2694                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2695                 }
2696                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2697                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2698                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2699                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2700                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2701                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2702         }
2703         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2704         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2705         if (sbi->s_buddy_cache)
2706                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2707         if (sbi->s_mb_stats) {
2708                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2709                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2710                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2711                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2712                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2713                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2714                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2715                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2716                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2717                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2718                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2719                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2720                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2721                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2722                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2723                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2724                                 sbi->s_mb_generation_time);
2725                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2726                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2727                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2728                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2729         }
2730
2731         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2732
2733         return 0;
2734 }
2735
2736 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2737                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2738 {
2739         ext4_fsblk_t discard_block;
2740
2741         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2742                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2743         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2744         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2745                         (unsigned long long) discard_block, count);
2746         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2747 }
2748
2749 /*
2750  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2751  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2752  */
2753 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2754                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2755                                     int rc)
2756 {
2757         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2758         struct ext4_buddy e4b;
2759         struct ext4_group_info *db;
2760         int err, count = 0, count2 = 0;
2761
2762         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2763                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2764
2765         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2766                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2767                                          entry->efd_start_cluster,
2768                                          entry->efd_count);
2769                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2770                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2771                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2772                                  " with %d", entry->efd_group,
2773                                  entry->efd_start_cluster,
2774                                  entry->efd_count, err);
2775         }
2776
2777         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2778         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2779         BUG_ON(err != 0);
2780
2781
2782         db = e4b.bd_info;
2783         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2784         count += entry->efd_count;
2785         count2++;
2786         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2787         /* Take it out of per group rb tree */
2788         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2789         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2790
2791         /*
2792          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2793          * ext4_trim_fs can trim it.
2794          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2795          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2796          */
2797         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2798                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2799
2800         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2801                 /* No more items in the per group rb tree
2802                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2803                  */
2804                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2805                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2806         }
2807         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2808         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2809         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2810
2811         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2812 }
2813
2814 int __init ext4_init_mballoc(void)
2815 {
2816         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2817                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2818         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2819                 return -ENOMEM;
2820
2821         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2822                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2823         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2824                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2825                 return -ENOMEM;
2826         }
2827
2828         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2829                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2830         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2831                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2832                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2833                 return -ENOMEM;
2834         }
2835         return 0;
2836 }
2837
2838 void ext4_exit_mballoc(void)
2839 {
2840         /*
2841          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2842          * before destroying the slab cache.
2843          */
2844         rcu_barrier();
2845         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2846         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2847         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2848         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2849 }
2850
2851
2852 /*
2853  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2854  * Returns 0 if success or error code
2855  */
2856 static noinline_for_stack int
2857 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2858                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2859 {
2860         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2861         struct ext4_group_desc *gdp;
2862         struct buffer_head *gdp_bh;
2863         struct ext4_sb_info *sbi;
2864         struct super_block *sb;
2865         ext4_fsblk_t block;
2866         int err, len;
2867
2868         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2869         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2870
2871         sb = ac->ac_sb;
2872         sbi = EXT4_SB(sb);
2873
2874         err = -EIO;
2875         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2876         if (!bitmap_bh)
2877                 goto out_err;
2878
2879         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2880         if (err)
2881                 goto out_err;
2882
2883         err = -EIO;
2884         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2885         if (!gdp)
2886                 goto out_err;
2887
2888         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2889                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2890
2891         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2892         if (err)
2893                 goto out_err;
2894
2895         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2896
2897         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2898         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2899                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2900                            "fs metadata", block, block+len);
2901                 /* File system mounted not to panic on error
2902                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2903                  * We leak some of the blocks here.
2904                  */
2905                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2906                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2907                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2908                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2909                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2910                 if (!err)
2911                         err = -EAGAIN;
2912                 goto out_err;
2913         }
2914
2915         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2916 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2917         {
2918                 int i;
2919                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2920                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2921                                                 bitmap_bh->b_data));
2922                 }
2923         }
2924 #endif
2925         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2926                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2927         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2928                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2929                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2930                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2931                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2932         }
2933         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2934         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2935         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2936         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2937
2938         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2939         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2940         /*
2941          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2942          */
2943         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2944                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2945                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2946                                    reserv_clstrs);
2947
2948         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2949                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2950                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2951                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2952                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2953         }
2954
2955         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2956         if (err)
2957                 goto out_err;
2958         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2959
2960 out_err:
2961         brelse(bitmap_bh);
2962         return err;
2963 }
2964
2965 /*
2966  * here we normalize request for locality group
2967  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2968  * s_strip if we set the same via mount option.
2969  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2970  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2971  *
2972  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2973  */
2974 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2975 {
2976         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2977         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2978
2979         BUG_ON(lg == NULL);
2980         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2981         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2982                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2983 }
2984
2985 /*
2986  * Normalization means making request better in terms of
2987  * size and alignment
2988  */
2989 static noinline_for_stack void
2990 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2991                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2992 {
2993         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2994         int bsbits, max;
2995         ext4_lblk_t end;
2996         loff_t size, start_off;
2997         loff_t orig_size __maybe_unused;
2998         ext4_lblk_t start;
2999         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3000         struct ext4_prealloc_space *pa;
3001
3002         /* do normalize only data requests, metadata requests
3003            do not need preallocation */
3004         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3005                 return;
3006
3007         /* sometime caller may want exact blocks */
3008         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3009                 return;
3010
3011         /* caller may indicate that preallocation isn't
3012          * required (it's a tail, for example) */
3013         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3014                 return;
3015
3016         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3017                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3018                 return ;
3019         }
3020
3021         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3022
3023         /* first, let's learn actual file size
3024          * given current request is allocated */
3025         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3026         size = size << bsbits;
3027         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3028                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3029         orig_size = size;
3030
3031         /* max size of free chunks */
3032         max = 2 << bsbits;
3033
3034 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3035                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3036
3037         /* first, try to predict filesize */
3038         /* XXX: should this table be tunable? */
3039         start_off = 0;
3040         if (size <= 16 * 1024) {
3041                 size = 16 * 1024;
3042         } else if (size <= 32 * 1024) {
3043                 size = 32 * 1024;
3044         } else if (size <= 64 * 1024) {
3045                 size = 64 * 1024;
3046         } else if (size <= 128 * 1024) {
3047                 size = 128 * 1024;
3048         } else if (size <= 256 * 1024) {
3049                 size = 256 * 1024;
3050         } else if (size <= 512 * 1024) {
3051                 size = 512 * 1024;
3052         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3053                 size = 1024 * 1024;
3054         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3055                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3056                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3057                 size = 2 * 1024 * 1024;
3058         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3059                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3060                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3061                 size = 4 * 1024 * 1024;
3062         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3063                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3064                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3065                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3066                 size = 8 * 1024 * 1024;
3067         } else {
3068                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3069                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
3070         }
3071         size = size >> bsbits;
3072         start = start_off >> bsbits;
3073
3074         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3075         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3076                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3077                 start = ar->lleft + 1;
3078         }
3079         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3080                 size -= start + size - ar->lright;
3081
3082         end = start + size;
3083
3084         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3085         rcu_read_lock();
3086         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3087                 ext4_lblk_t pa_end;
3088
3089                 if (pa->pa_deleted)
3090                         continue;
3091                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3092                 if (pa->pa_deleted) {
3093                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3094                         continue;
3095                 }
3096
3097                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3098                                                   pa->pa_len);
3099
3100                 /* PA must not overlap original request */
3101                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3102                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3103
3104                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3105                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3106                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3107                         continue;
3108                 }
3109                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3110
3111                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3112                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3113                         BUG_ON(pa_end < start);
3114                         start = pa_end;
3115                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3116                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3117                         end = pa->pa_lstart;
3118                 }
3119                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3120         }
3121         rcu_read_unlock();
3122         size = end - start;
3123
3124         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3125         rcu_read_lock();
3126         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3127                 ext4_lblk_t pa_end;
3128
3129                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3130                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3131                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3132                                                           pa->pa_len);
3133                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3134                 }
3135                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3136         }
3137         rcu_read_unlock();
3138
3139         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3140                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3141                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3142                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3143                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3144                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3145         }
3146         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3147                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3148         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3149
3150         /* now prepare goal request */
3151
3152         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3153          * placement or satisfy big request as is */
3154         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3155         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3156
3157         /* define goal start in order to merge */
3158         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3159                 /* merge to the right */
3160                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3161                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3162                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3163                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3164         }
3165         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3166                 /* merge to the left */
3167                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3168                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3169                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3170                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3171         }
3172
3173         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3174                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3175 }
3176
3177 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3178 {
3179         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3180
3181         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3182                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3183                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3184                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3185                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3186                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3187                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3188                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3189                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3190                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3191                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3192         }
3193
3194         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3195                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3196         else
3197                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3198 }
3199
3200 /*
3201  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3202  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3203  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3204  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3205  */
3206 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3207 {
3208         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3209
3210         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3211                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3212 }
3213
3214 /*
3215  * use blocks preallocated to inode
3216  */
3217 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3218                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3219 {
3220         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3221         ext4_fsblk_t start;
3222         ext4_fsblk_t end;
3223         int len;
3224
3225         /* found preallocated blocks, use them */
3226         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3227         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3228                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3229         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3230         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3231                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3232         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3233         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3234         ac->ac_pa = pa;
3235
3236         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3237         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3238         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3239         pa->pa_free -= len;
3240
3241         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3242 }
3243
3244 /*
3245  * use blocks preallocated to locality group
3246  */
3247 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3248                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3249 {
3250         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3251
3252         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3253                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3254                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3255         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3256         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3257         ac->ac_pa = pa;
3258
3259         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3260          * possible race when the group is being loaded concurrently
3261          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3262          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3263          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3264          */
3265         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3266 }
3267
3268 /*
3269  * Return the prealloc space that have minimal distance
3270  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3271  * space that is having currently known minimal distance
3272  * from the goal block.
3273  */
3274 static struct ext4_prealloc_space *
3275 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3276                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3277                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3278 {
3279         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3280
3281         if (cpa == NULL) {
3282                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3283                 return pa;
3284         }
3285         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3286         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3287
3288         if (cur_distance <= new_distance)
3289                 return cpa;
3290
3291         /* drop the previous reference */
3292         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3293         atomic_inc(&pa->pa_count);
3294         return pa;
3295 }
3296
3297 /*
3298  * search goal blocks in preallocated space
3299  */
3300 static noinline_for_stack int
3301 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3302 {
3303         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3304         int order, i;
3305         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3306         struct ext4_locality_group *lg;
3307         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3308         ext4_fsblk_t goal_block;
3309
3310         /* only data can be preallocated */
3311         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3312                 return 0;
3313
3314         /* first, try per-file preallocation */
3315         rcu_read_lock();
3316         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3317
3318                 /* all fields in this condition don't change,
3319                  * so we can skip locking for them */
3320                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3321                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3322                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3323                         continue;
3324
3325                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3326                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3327                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3328                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3329                         continue;
3330
3331                 /* found preallocated blocks, use them */
3332                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3333                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3334                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3335                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3336                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3337                         ac->ac_criteria = 10;
3338                         rcu_read_unlock();
3339                         return 1;
3340                 }
3341                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3342         }
3343         rcu_read_unlock();
3344
3345         /* can we use group allocation? */
3346         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3347                 return 0;
3348
3349         /* inode may have no locality group for some reason */
3350         lg = ac->ac_lg;
3351         if (lg == NULL)
3352                 return 0;
3353         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3354         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3355                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3356                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3357
3358         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3359         /*
3360          * search for the prealloc space that is having
3361          * minimal distance from the goal block.
3362          */
3363         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3364                 rcu_read_lock();
3365                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3366                                         pa_inode_list) {
3367                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3368                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3369                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3370
3371                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3372                                                                 pa, cpa);
3373                         }
3374                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3375                 }
3376                 rcu_read_unlock();
3377         }
3378         if (cpa) {
3379                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3380                 ac->ac_criteria = 20;
3381                 return 1;
3382         }
3383         return 0;
3384 }
3385
3386 /*
3387  * the function goes through all block freed in the group
3388  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3389  * buddy must be generated from this bitmap
3390  * Need to be called with the ext4 group lock held
3391  */
3392 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3393                                                 ext4_group_t group)
3394 {
3395         struct rb_node *n;
3396         struct ext4_group_info *grp;
3397         struct ext4_free_data *entry;
3398
3399         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3400         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3401
3402         while (n) {
3403                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3404                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3405                 n = rb_next(n);
3406         }
3407         return;
3408 }
3409
3410 /*
3411  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3412  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3413  * Need to be called with ext4 group lock held
3414  */
3415 static noinline_for_stack
3416 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3417                                         ext4_group_t group)
3418 {
3419         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3420         struct ext4_prealloc_space *pa;
3421         struct list_head *cur;
3422         ext4_group_t groupnr;
3423         ext4_grpblk_t start;
3424         int preallocated = 0;
3425         int len;
3426
3427         /* all form of preallocation discards first load group,
3428          * so the only competing code is preallocation use.
3429          * we don't need any locking here
3430          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3431          * otherwise we could leave used blocks available for
3432          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3433          * is dropping preallocation
3434          */
3435         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3436                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3437                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3438                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3439                                              &groupnr, &start);
3440                 len = pa->pa_len;
3441                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3442                 if (unlikely(len == 0))
3443                         continue;
3444                 BUG_ON(groupnr != group);
3445                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3446                 preallocated += len;
3447         }
3448         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3449 }
3450
3451 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3452 {
3453         struct ext4_prealloc_space *pa;
3454         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3455
3456         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3457         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3458         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3459 }
3460
3461 /*
3462  * drops a reference to preallocated space descriptor
3463  * if this was the last reference and the space is consumed
3464  */
3465 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3466                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3467 {
3468         ext4_group_t grp;
3469         ext4_fsblk_t grp_blk;
3470
3471         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3472         spin_lock(&pa->pa_lock);
3473         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3474                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3475                 return;
3476         }
3477
3478         if (pa->pa_deleted == 1) {
3479                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3480                 return;
3481         }
3482
3483         pa->pa_deleted = 1;
3484         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3485
3486         grp_blk = pa->pa_pstart;
3487         /*
3488          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3489          * next group when pa is used up
3490          */
3491         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3492                 grp_blk--;
3493
3494         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3495
3496         /*
3497          * possible race:
3498          *
3499          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3500          *                                      find block B in PA
3501          *  copy on-disk bitmap to buddy
3502          *                                      mark B in on-disk bitmap
3503          *                                      drop PA from group
3504          *  mark all PAs in buddy
3505          *
3506          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3507          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3508          * against that pair
3509          */
3510         ext4_lock_group(sb, grp);
3511         list_del(&pa->pa_group_list);
3512         ext4_unlock_group(sb, grp);
3513
3514         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3515         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3516         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3517
3518         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3519 }
3520
3521 /*
3522  * creates new preallocated space for given inode
3523  */
3524 static noinline_for_stack int
3525 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3526 {
3527         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3528         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3529         struct ext4_prealloc_space *pa;
3530         struct ext4_group_info *grp;
3531         struct ext4_inode_info *ei;
3532
3533         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3534         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3535         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3536         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3537
3538         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3539         if (pa == NULL)
3540                 return -ENOMEM;
3541
3542         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3543                 int winl;
3544                 int wins;
3545                 int win;
3546                 int offs;
3547
3548                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3549                  * so, found space must get proper lstart
3550                  * to cover original request */
3551                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3552                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3553
3554                 /* we're limited by original request in that
3555                  * logical block must be covered any way
3556                  * winl is window we can move our chunk within */
3557                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3558
3559                 /* also, we should cover whole original request */
3560                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3561
3562                 /* the smallest one defines real window */
3563                 win = min(winl, wins);
3564
3565                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3566                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3567                 if (offs && offs < win)
3568                         win = offs;
3569
3570                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3571                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3572                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3573                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3574         }
3575
3576         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3577          * allocated blocks for history */
3578         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3579
3580         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3581         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3582         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3583         pa->pa_free = pa->pa_len;
3584         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3585         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3586         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3587         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3588         pa->pa_deleted = 0;
3589         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3590
3591         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3592                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3593         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3594
3595         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3596         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3597
3598         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3599         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3600
3601         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3602         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3603
3604         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3605         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3606         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3607
3608         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3609         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3610         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3611
3612         return 0;
3613 }
3614
3615 /*
3616  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3617  */
3618 static noinline_for_stack int
3619 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3620 {
3621         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3622         struct ext4_locality_group *lg;
3623         struct ext4_prealloc_space *pa;
3624         struct ext4_group_info *grp;
3625
3626         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3627         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3628         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3629         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3630
3631         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3632         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3633         if (pa == NULL)
3634                 return -ENOMEM;
3635
3636         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3637          * allocated blocks for history */
3638         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3639
3640         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3641         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3642         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3643         pa->pa_free = pa->pa_len;
3644         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3645         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3646         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3647         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3648         pa->pa_deleted = 0;
3649         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3650
3651         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3652                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3653         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3654
3655         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3656         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3657
3658         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3659         lg = ac->ac_lg;
3660         BUG_ON(lg == NULL);
3661
3662         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3663         pa->pa_inode = NULL;
3664
3665         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3666         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3667         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3668
3669         /*
3670          * We will later add the new pa to the right bucket
3671          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3672          */
3673         return 0;
3674 }
3675
3676 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3677 {
3678         int err;
3679
3680         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3681                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3682         else
3683                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3684         return err;
3685 }
3686
3687 /*
3688  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3689  * in-core bitmap and buddy.
3690  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3691  * nobody else can find/use it.
3692  * the caller MUST hold group/inode locks.
3693  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3694  */
3695 static noinline_for_stack int
3696 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3697                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3698 {
3699         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3700         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3701         unsigned int end;
3702         unsigned int next;
3703         ext4_group_t group;
3704         ext4_grpblk_t bit;
3705         unsigned long long grp_blk_start;
3706         int err = 0;
3707         int free = 0;
3708
3709         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3710         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3711         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3712         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3713         end = bit + pa->pa_len;
3714
3715         while (bit < end) {
3716                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3717                 if (bit >= end)
3718                         break;
3719                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3720                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3721                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3722                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3723                 free += next - bit;
3724
3725                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3726                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3727                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3728                                                next - bit);
3729                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3730                 bit = next + 1;
3731         }
3732         if (free != pa->pa_free) {
3733                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3734                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3735                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3736                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3737                          (unsigned long) pa->pa_len);
3738                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3739                                         free, pa->pa_free);
3740                 /*
3741                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3742                  * from the bitmap and continue.
3743                  */
3744         }
3745         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3746
3747         return err;
3748 }
3749
3750 static noinline_for_stack int
3751 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3752                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3753 {
3754         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3755         ext4_group_t group;
3756         ext4_grpblk_t bit;
3757
3758         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3759         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3760         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3761         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3762         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3763         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3764         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3765
3766         return 0;
3767 }
3768
3769 /*
3770  * releases all preallocations in given group
3771  *
3772  * first, we need to decide discard policy:
3773  * - when do we discard
3774  *   1) ENOSPC
3775  * - how many do we discard
3776  *   1) how many requested
3777  */
3778 static noinline_for_stack int
3779 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3780                                         ext4_group_t group, int needed)
3781 {
3782         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3783         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3784         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3785         struct list_head list;
3786         struct ext4_buddy e4b;
3787         int err;
3788         int busy = 0;
3789         int free = 0;
3790
3791         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3792
3793         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3794                 return 0;
3795
3796         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3797         if (bitmap_bh == NULL) {
3798                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3799                 return 0;
3800         }
3801
3802         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3803         if (err) {
3804                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3805                 put_bh(bitmap_bh);
3806                 return 0;
3807         }
3808
3809         if (needed == 0)
3810                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3811
3812         INIT_LIST_HEAD(&list);
3813 repeat:
3814         ext4_lock_group(sb, group);
3815         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3816                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3817                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3818                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3819                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3820                         busy = 1;
3821                         continue;
3822                 }
3823                 if (pa->pa_deleted) {
3824                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3825                         continue;
3826                 }
3827
3828                 /* seems this one can be freed ... */
3829                 pa->pa_deleted = 1;
3830
3831                 /* we can trust pa_free ... */
3832                 free += pa->pa_free;
3833
3834                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3835
3836                 list_del(&pa->pa_group_list);
3837                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3838         }
3839
3840         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3841         if (free < needed && busy) {
3842                 busy = 0;
3843                 ext4_unlock_group(sb, group);
3844                 cond_resched();
3845                 goto repeat;
3846         }
3847
3848         /* found anything to free? */
3849         if (list_empty(&list)) {
3850                 BUG_ON(free != 0);
3851                 goto out;
3852         }
3853
3854         /* now free all selected PAs */
3855         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3856
3857                 /* remove from object (inode or locality group) */
3858                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3859                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3860                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3861
3862                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3863                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3864                 else
3865                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3866
3867                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3868                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3869         }
3870
3871 out:
3872         ext4_unlock_group(sb, group);
3873         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3874         put_bh(bitmap_bh);
3875         return free;
3876 }
3877
3878 /*
3879  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3880  *
3881  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3882  * We don't want another block to be served from the prealloc
3883  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3884  *
3885  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3886  */
3887 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3888 {
3889         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3890         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3891         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3892         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3893         ext4_group_t group = 0;
3894         struct list_head list;
3895         struct ext4_buddy e4b;
3896         int err;
3897
3898         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3899                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3900                 return;
3901         }
3902
3903         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3904         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3905
3906         INIT_LIST_HEAD(&list);
3907
3908 repeat:
3909         /* first, collect all pa's in the inode */
3910         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3911         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3912                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3913                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3914                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3915                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3916                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3917                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3918                          * use preallocation while we're discarding it */
3919                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3920                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3921                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3922                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3923                         WARN_ON(1);
3924                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3925                         goto repeat;
3926
3927                 }
3928                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3929                         pa->pa_deleted = 1;
3930                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3931                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3932                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3933                         continue;
3934                 }
3935
3936                 /* someone is deleting pa right now */
3937                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3938                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3939
3940                 /* we have to wait here because pa_deleted
3941                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3942                  * the list. as we might be called from
3943                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3944                  * and concurrent thread which is unlinking
3945                  * pa from inode's list may access already
3946                  * freed memory, bad-bad-bad */
3947
3948                 /* XXX: if this happens too often, we can
3949                  * add a flag to force wait only in case
3950                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3951                  * regular truncate */
3952                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3953                 goto repeat;
3954         }
3955         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3956
3957         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3958                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3959                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
3960
3961                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3962                 if (err) {
3963                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3964                                         group);
3965                         continue;
3966                 }
3967
3968                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3969                 if (bitmap_bh == NULL) {
3970                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3971                                         group);
3972                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3973                         continue;
3974                 }
3975
3976                 ext4_lock_group(sb, group);
3977                 list_del(&pa->pa_group_list);
3978                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3979                 ext4_unlock_group(sb, group);
3980
3981                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3982                 put_bh(bitmap_bh);
3983
3984                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3985                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3986         }
3987 }
3988
3989 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3990 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3991 {
3992         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3993         ext4_group_t ngroups, i;
3994
3995         if (!ext4_mballoc_debug ||
3996             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3997                 return;
3998
3999         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4000                         " Allocation context details:");
4001         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4002                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4003         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4004                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4005                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4006                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4007                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4008                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4009                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4010                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4011                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4012                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4013                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4014                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4015                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4016                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4017                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4018                         (int)ac->ac_criteria);
4019         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4020         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4021         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4022         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4023                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4024                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4025                 ext4_grpblk_t start;
4026                 struct list_head *cur;
4027                 ext4_lock_group(sb, i);
4028                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4029                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4030                                         pa_group_list);
4031                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4032                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4033                                                      NULL, &start);
4034                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4035                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4036                                start, pa->pa_len);
4037                 }
4038                 ext4_unlock_group(sb, i);
4039
4040                 if (grp->bb_free == 0)
4041                         continue;
4042                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4043                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4044         }
4045         printk(KERN_ERR "\n");
4046 }
4047 #else
4048 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4049 {
4050         return;
4051 }
4052 #endif
4053
4054 /*
4055  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4056  * file is determined by the current size or the resulting size after
4057  * allocation which ever is larger
4058  *
4059  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4060  */
4061 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4062 {
4063         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4064         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4065         loff_t size, isize;
4066
4067         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4068                 return;
4069
4070         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4071                 return;
4072
4073         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4074         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4075                 >> bsbits;
4076
4077         if ((size == isize) &&
4078             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4079             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4080                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4081                 return;
4082         }
4083
4084         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4085                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4086                 return;
4087         }
4088
4089         /* don't use group allocation for large files */
4090         size = max(size, isize);
4091         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4092                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4093                 return;
4094         }
4095
4096         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4097         /*
4098          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4099          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4100          * request from multiple CPUs.
4101          */
4102         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4103
4104         /* we're going to use group allocation */
4105         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4106
4107         /* serialize all allocations in the group */
4108         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4109 }
4110
4111 static noinline_for_stack int
4112 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4113                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4114 {
4115         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4116         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4117         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4118         ext4_group_t group;
4119         unsigned int len;
4120         ext4_fsblk_t goal;
4121         ext4_grpblk_t block;
4122
4123         /* we can't allocate > group size */
4124         len = ar->len;
4125
4126         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4127         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4128                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4129
4130         /* start searching from the goal */
4131         goal = ar->goal;
4132         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4133                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4134                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4135         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4136
4137         /* set up allocation goals */
4138         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4139         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4140         ac->ac_sb = sb;
4141         ac->ac_inode = ar->inode;
4142         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4143         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4144         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4145         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4146         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4147         ac->ac_flags = ar->flags;
4148
4149         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4150          * locality group. this is a policy, actually */
4151         ext4_mb_group_or_file(ac);
4152
4153         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4154                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4155                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4156                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4157                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4158                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4159                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4160         return 0;
4161
4162 }
4163
4164 static noinline_for_stack void
4165 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4166                                         struct ext4_locality_group *lg,
4167                                         int order, int total_entries)
4168 {
4169         ext4_group_t group = 0;
4170         struct ext4_buddy e4b;
4171         struct list_head discard_list;
4172         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4173
4174         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4175
4176         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4177
4178         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4179         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4180                                                 pa_inode_list) {
4181                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4182                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4183                         /*
4184                          * This is the pa that we just used
4185                          * for block allocation. So don't
4186                          * free that
4187                          */
4188                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4189                         continue;
4190                 }
4191                 if (pa->pa_deleted) {
4192                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4193                         continue;
4194                 }
4195                 /* only lg prealloc space */
4196                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4197
4198                 /* seems this one can be freed ... */
4199                 pa->pa_deleted = 1;
4200                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4201
4202                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4203                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4204
4205                 total_entries--;
4206                 if (total_entries <= 5) {
4207                         /*
4208                          * we want to keep only 5 entries
4209                          * allowing it to grow to 8. This
4210                          * mak sure we don't call discard
4211                          * soon for this list.
4212                          */
4213                         break;
4214                 }
4215         }
4216         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4217
4218         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4219
4220                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4221                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4222                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4223                                         group);
4224                         continue;
4225                 }
4226                 ext4_lock_group(sb, group);
4227                 list_del(&pa->pa_group_list);
4228                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4229                 ext4_unlock_group(sb, group);
4230
4231                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4232                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4233                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4234         }
4235 }
4236
4237 /*
4238  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4239  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4240  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4241  *
4242  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4243  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4244  */
4245
4246 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4247 {
4248         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4249         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4250         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4251         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4252
4253         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4254         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4255                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4256                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4257         /* Add the prealloc space to lg */
4258         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4259         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4260                                                 pa_inode_list) {
4261                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4262                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4263                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4264                         continue;
4265                 }
4266                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4267                         /* Add to the tail of the previous entry */
4268                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4269                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4270                         added = 1;
4271                         /*
4272                          * we want to count the total
4273                          * number of entries in the list
4274                          */
4275                 }
4276                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4277                 lg_prealloc_count++;
4278         }
4279         if (!added)
4280                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4281                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4282         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4283
4284         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4285         if (lg_prealloc_count > 8) {
4286                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4287                                                   order, lg_prealloc_count);
4288                 return;
4289         }
4290         return ;
4291 }
4292
4293 /*
4294  * release all resource we used in allocation
4295  */
4296 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4297 {
4298         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4299         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4300         if (pa) {
4301                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4302                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4303                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4304                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4305                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4306                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4307                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4308                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4309                 }
4310         }
4311         if (pa) {
4312                 /*
4313                  * We want to add the pa to the right bucket.
4314                  * Remove it from the list and while adding
4315                  * make sure the list to which we are adding
4316                  * doesn't grow big.
4317                  */
4318                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4319                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4320                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4321                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4322                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4323                 }
4324                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4325         }
4326         if (ac->ac_bitmap_page)
4327                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4328         if (ac->ac_buddy_page)
4329                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4330         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4331                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4332         ext4_mb_collect_stats(ac);
4333         return 0;
4334 }
4335
4336 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4337 {
4338         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4339         int ret;
4340         int freed = 0;
4341
4342         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4343         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4344                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4345                 freed += ret;
4346                 needed -= ret;
4347         }
4348
4349         return freed;
4350 }
4351
4352 /*
4353  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4354  * it tries to use preallocation first, then falls back
4355  * to usual allocation
4356  */
4357 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4358                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4359 {
4360         int freed;
4361         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4362         struct ext4_sb_info *sbi;
4363         struct super_block *sb;
4364         ext4_fsblk_t block = 0;
4365         unsigned int inquota = 0;
4366         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4367
4368         might_sleep();
4369         sb = ar->inode->i_sb;
4370         sbi = EXT4_SB(sb);
4371
4372         trace_ext4_request_blocks(ar);
4373
4374         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4375         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4376                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4377
4378         /*
4379          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4380          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4381          * reserved when data being copied into pagecache.
4382          */
4383         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4384                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4385         else {
4386                 /* Without delayed allocation we need to verify
4387                  * there is enough free blocks to do block allocation
4388                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4389                  */
4390                 while (ar->len &&
4391                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4392
4393                         /* let others to free the space */
4394                         cond_resched();
4395                         ar->len = ar->len >> 1;
4396                 }
4397                 if (!ar->len) {
4398                         *errp = -ENOSPC;
4399                         return 0;
4400                 }
4401                 reserv_clstrs = ar->len;
4402                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4403                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4404                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4405                 } else {
4406                         while (ar->len &&
4407                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4408                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4409
4410                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4411                                 ar->len--;
4412                         }
4413                 }
4414                 inquota = ar->len;
4415                 if (ar->len == 0) {
4416                         *errp = -EDQUOT;
4417                         goto out;
4418                 }
4419         }
4420
4421         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4422         if (!ac) {
4423                 ar->len = 0;
4424                 *errp = -ENOMEM;
4425                 goto out;
4426         }
4427
4428         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4429         if (*errp) {
4430                 ar->len = 0;
4431                 goto out;
4432         }
4433
4434         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4435         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4436                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4437                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4438 repeat:
4439                 /* allocate space in core */
4440                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4441                 if (*errp)
4442                         goto discard_and_exit;
4443
4444                 /* as we've just preallocated more space than
4445                  * user requested originally, we store allocated
4446                  * space in a special descriptor */
4447                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4448                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4449                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4450                 if (*errp) {
4451                 discard_and_exit:
4452                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4453                         goto errout;
4454                 }
4455         }
4456         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4457                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4458                 if (*errp == -EAGAIN) {
4459                         /*
4460                          * drop the reference that we took
4461                          * in ext4_mb_use_best_found
4462                          */
4463                         ext4_mb_release_context(ac);
4464                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4465                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4466                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4467                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4468                         goto repeat;
4469                 } else if (*errp) {
4470                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4471                         goto errout;
4472                 } else {
4473                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4474                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4475                 }
4476         } else {
4477                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4478                 if (freed)
4479                         goto repeat;
4480                 *errp = -ENOSPC;
4481         }
4482
4483 errout:
4484         if (*errp) {
4485                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4486                 ar->len = 0;
4487                 ext4_mb_show_ac(ac);
4488         }
4489         ext4_mb_release_context(ac);
4490 out:
4491         if (ac)
4492                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4493         if (inquota && ar->len < inquota)
4494                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4495         if (!ar->len) {
4496                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4497                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4498                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4499                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4500                                                 reserv_clstrs);
4501         }
4502
4503         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4504
4505         return block;
4506 }
4507
4508 /*
4509  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4510  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4511  * AND the blocks are associated with the same group.
4512  */
4513 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4514                         struct ext4_free_data *entry2)
4515 {
4516         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4517             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4518             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4519                 return 1;
4520         return 0;
4521 }
4522
4523 static noinline_for_stack int
4524 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4525                       struct ext4_free_data *new_entry)
4526 {
4527         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4528         ext4_grpblk_t cluster;
4529         struct ext4_free_data *entry;
4530         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4531         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4532         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4533         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4534         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4535
4536         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4537         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4538         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4539
4540         new_node = &new_entry->efd_node;
4541         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4542
4543         if (!*n) {
4544                 /* first free block exent. We need to
4545                    protect buddy cache from being freed,
4546                  * otherwise we'll refresh it from
4547                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4548                  * blocks */
4549                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4550                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4551         }
4552         while (*n) {
4553                 parent = *n;
4554                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4555                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4556                         n = &(*n)->rb_left;
4557                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4558                         n = &(*n)->rb_right;
4559                 else {
4560                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4561                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4562                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4563                                 "Block already on to-be-freed list");
4564                         return 0;
4565                 }
4566         }
4567
4568         rb_link_node(new_node, parent, n);
4569         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4570
4571         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4572         node = rb_prev(new_node);
4573         if (node) {
4574                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4575                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4576                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4577                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4578                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4579                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4580                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4581                 }
4582         }
4583
4584         node = rb_next(new_node);
4585         if (node) {
4586                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4587                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4588                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4589                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4590                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4591                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4592                 }
4593         }
4594         /* Add the extent to transaction's private list */
4595         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4596                                   &new_entry->efd_jce);
4597         return 0;
4598 }
4599
4600 /**
4601  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4602  * @handle:             handle for this transaction
4603  * @inode:              inode
4604  * @block:              start physical block to free
4605  * @count:              number of blocks to count
4606  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4607  */
4608 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4609                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4610                       unsigned long count, int flags)
4611 {
4612         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4613         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4614         struct ext4_group_desc *gdp;
4615         unsigned int overflow;
4616         ext4_grpblk_t bit;
4617         struct buffer_head *gd_bh;
4618         ext4_group_t block_group;
4619         struct ext4_sb_info *sbi;
4620         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
4621         struct ext4_buddy e4b;
4622         unsigned int count_clusters;
4623         int err = 0;
4624         int ret;
4625
4626         might_sleep();
4627         if (bh) {
4628                 if (block)
4629                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4630                 else
4631                         block = bh->b_blocknr;
4632         }
4633
4634         sbi = EXT4_SB(sb);
4635         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4636             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4637                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4638                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4639                 goto error_return;
4640         }
4641
4642         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4643         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4644
4645         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4646                 struct buffer_head *tbh = bh;
4647                 int i;
4648
4649                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4650
4651                 for (i = 0; i < count; i++) {
4652                         cond_resched();
4653                         if (!bh)
4654                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4655                                                         block + i);
4656                         if (!tbh)
4657                                 continue;
4658                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4659                                     inode, tbh, block + i);
4660                 }
4661         }
4662
4663         /*
4664          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4665          * after the transaction is committed, which we can do by
4666          * treating the block as metadata, below.  We make an
4667          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4668          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4669          */
4670         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4671                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4672
4673         /*
4674          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4675          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4676          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4677          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4678          * requested to avoid doing so.
4679          */
4680         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4681         if (overflow) {
4682                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4683                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4684                         block += overflow;
4685                         if (count > overflow)
4686                                 count -= overflow;
4687                         else
4688                                 return;
4689                 } else {
4690                         block -= overflow;
4691                         count += overflow;
4692                 }
4693         }
4694         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4695         if (overflow) {
4696                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4697                         if (count > overflow)
4698                                 count -= overflow;
4699                         else
4700                                 return;
4701                 } else
4702                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4703         }
4704
4705 do_more:
4706         overflow = 0;
4707         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4708
4709         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4710                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4711                 return;
4712
4713         /*
4714          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4715          * boundary.
4716          */
4717         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4718                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4719                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4720                 count -= overflow;
4721         }
4722         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4723         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4724         if (!bitmap_bh) {
4725                 err = -EIO;
4726                 goto error_return;
4727         }
4728         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4729         if (!gdp) {
4730                 err = -EIO;
4731                 goto error_return;
4732         }
4733
4734         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4735             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4736             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4737                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4738             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4739                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4740
4741                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4742                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4743                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4744                 goto error_return;
4745         }
4746
4747         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4748         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4749         if (err)
4750                 goto error_return;
4751
4752         /*
4753          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4754          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4755          * using it
4756          */
4757         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4758         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4759         if (err)
4760                 goto error_return;
4761 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4762         {
4763                 int i;
4764                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4765                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4766         }
4767 #endif
4768         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4769
4770         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4771         if (err)
4772                 goto error_return;
4773
4774         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4775                 struct ext4_free_data *new_entry;
4776                 /*
4777                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4778                  * be used until this transaction is committed
4779                  */
4780         retry:
4781                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4782                 if (!new_entry) {
4783                         /*
4784                          * We use a retry loop because
4785                          * ext4_free_blocks() is not allowed to fail.
4786                          */
4787                         cond_resched();
4788                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
4789                         goto retry;
4790                 }
4791                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4792                 new_entry->efd_group = block_group;
4793                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4794                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4795
4796                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4797                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4798                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4799         } else {
4800                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4801                  * with group lock held. generate_buddy look at
4802                  * them with group lock_held
4803                  */
4804                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4805                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4806                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4807                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4808                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4809                                          " with %d", block_group, bit, count,
4810                                          err);
4811                 } else
4812                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4813
4814                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4815                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4816                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4817         }
4818
4819         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4820         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4821         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4822         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4823         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4824
4825         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4826                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4827                 atomic64_add(count_clusters,
4828                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4829         }
4830
4831         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_RESERVE && ei->i_reserved_data_blocks) {
4832                 percpu_counter_add(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4833                                    count_clusters);
4834                 spin_lock(&ei->i_block_reservation_lock);
4835                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA)
4836                         ei->i_reserved_meta_blocks += count_clusters;
4837                 else
4838                         ei->i_reserved_data_blocks += count_clusters;
4839                 spin_unlock(&ei->i_block_reservation_lock);
4840                 if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4841                         dquot_reclaim_block(inode,
4842                                         EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4843         } else if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4844                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4845         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4846
4847         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4848
4849         /* We dirtied the bitmap block */
4850         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4851         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4852
4853         /* And the group descriptor block */
4854         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4855         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4856         if (!err)
4857                 err = ret;
4858
4859         if (overflow && !err) {
4860                 block += count;
4861                 count = overflow;
4862                 put_bh(bitmap_bh);
4863                 goto do_more;
4864         }
4865 error_return:
4866         brelse(bitmap_bh);
4867         ext4_std_error(sb, err);
4868         return;
4869 }
4870
4871 /**
4872  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4873  * @handle:                     handle to this transaction
4874  * @sb:                         super block
4875  * @block:                      start physical block to add to the block group
4876  * @count:                      number of blocks to free
4877  *
4878  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4879  */
4880 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4881                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4882 {
4883         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4884         struct buffer_head *gd_bh;
4885         ext4_group_t block_group;
4886         ext4_grpblk_t bit;
4887         unsigned int i;
4888         struct ext4_group_desc *desc;
4889         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4890         struct ext4_buddy e4b;
4891         int err = 0, ret, blk_free_count;
4892         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4893
4894         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4895
4896         if (count == 0)
4897                 return 0;
4898
4899         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4900         /*
4901          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4902          * boundary.
4903          */
4904         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4905                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4906                              block_group);
4907                 err = -EINVAL;
4908                 goto error_return;
4909         }
4910
4911         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4912         if (!bitmap_bh) {
4913                 err = -EIO;
4914                 goto error_return;
4915         }
4916
4917         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4918         if (!desc) {
4919                 err = -EIO;
4920                 goto error_return;
4921         }
4922
4923         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4924             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4925             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4926             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4927                      sbi->s_itb_per_group)) {
4928                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4929                            "Block = %llu, count = %lu",
4930                            block, count);
4931                 err = -EINVAL;
4932                 goto error_return;
4933         }
4934
4935         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4936         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4937         if (err)
4938                 goto error_return;
4939
4940         /*
4941          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4942          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4943          * using it
4944          */
4945         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4946         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4947         if (err)
4948                 goto error_return;
4949
4950         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4951                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4952                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4953                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4954                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4955                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4956                 } else {
4957                         blocks_freed++;
4958                 }
4959         }
4960
4961         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4962         if (err)
4963                 goto error_return;
4964
4965         /*
4966          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4967          * with group lock held. generate_buddy look at
4968          * them with group lock_held
4969          */
4970         ext4_lock_group(sb, block_group);
4971         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4972         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4973         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4974         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4975         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
4976         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
4977         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4978         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4979                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
4980
4981         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4982                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4983                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
4984                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4985         }
4986
4987         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4988
4989         /* We dirtied the bitmap block */
4990         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4991         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4992
4993         /* And the group descriptor block */
4994         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4995         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4996         if (!err)
4997                 err = ret;
4998
4999 error_return:
5000         brelse(bitmap_bh);
5001         ext4_std_error(sb, err);
5002         return err;
5003 }
5004
5005 /**
5006  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5007  * @sb:         super block for the file system
5008  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5009  * @count:      number of blocks to TRIM
5010  * @group:      alloc. group we are working with
5011  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5012  *
5013  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5014  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5015  * be called with under the group lock.
5016  */
5017 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5018                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5019 __releases(bitlock)
5020 __acquires(bitlock)
5021 {
5022         struct ext4_free_extent ex;
5023         int ret = 0;
5024
5025         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5026
5027         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5028
5029         ex.fe_start = start;
5030         ex.fe_group = group;
5031         ex.fe_len = count;
5032
5033         /*
5034          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5035          * being trimmed.
5036          */
5037         mb_mark_used(e4b, &ex);
5038         ext4_unlock_group(sb, group);
5039         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
5040         ext4_lock_group(sb, group);
5041         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5042         return ret;
5043 }
5044
5045 /**
5046  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5047  * @sb:                 super block for file system
5048  * @group:              group to be trimmed
5049  * @start:              first group block to examine
5050  * @max:                last group block to examine
5051  * @minblocks:          minimum extent block count
5052  *
5053  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5054  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5055  * the extent.
5056  *
5057  *
5058  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5059  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5060  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5061  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5062  */
5063 static ext4_grpblk_t
5064 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5065                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5066                    ext4_grpblk_t minblocks)
5067 {
5068         void *bitmap;
5069         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5070         struct ext4_buddy e4b;
5071         int ret = 0;
5072
5073         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5074
5075         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5076         if (ret) {
5077                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5078                                 "information for %u", group);
5079                 return ret;
5080         }
5081         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5082
5083         ext4_lock_group(sb, group);
5084         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5085             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5086                 goto out;
5087
5088         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5089                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5090
5091         while (start <= max) {
5092                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5093                 if (start > max)
5094                         break;
5095                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5096
5097                 if ((next - start) >= minblocks) {
5098                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5099                                                next - start, group, &e4b);
5100                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5101                                 break;
5102                         ret = 0;
5103                         count += next - start;
5104                 }
5105                 free_count += next - start;
5106                 start = next + 1;
5107
5108                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5109                         count = -ERESTARTSYS;
5110                         break;
5111                 }
5112
5113                 if (need_resched()) {
5114                         ext4_unlock_group(sb, group);
5115                         cond_resched();
5116                         ext4_lock_group(sb, group);
5117                 }
5118
5119                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5120                         break;
5121         }
5122
5123         if (!ret) {
5124                 ret = count;
5125                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5126         }
5127 out:
5128         ext4_unlock_group(sb, group);
5129         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5130
5131         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5132                 count, group);
5133
5134         return ret;
5135 }
5136
5137 /**
5138  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5139  * @sb:                 superblock for filesystem
5140  * @range:              fstrim_range structure
5141  *
5142  * start:       First Byte to trim
5143  * len:         number of Bytes to trim from start
5144  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5145  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5146  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5147  * is invoked to trim all free space.
5148  */
5149 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5150 {
5151         struct ext4_group_info *grp;
5152         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5153         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5154         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5155         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5156                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5157         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5158         int ret = 0;
5159
5160         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5161         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5162         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5163                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5164
5165         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5166             start >= max_blks ||
5167             range->len < sb->s_blocksize)
5168                 return -EINVAL;
5169         if (end >= max_blks)
5170                 end = max_blks - 1;
5171         if (end <= first_data_blk)
5172                 goto out;
5173         if (start < first_data_blk)
5174                 start = first_data_blk;
5175
5176         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5177         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5178                                      &first_group, &first_cluster);
5179         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5180                                      &last_group, &last_cluster);
5181
5182         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5183         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5184
5185         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5186                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5187                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5188                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5189                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5190                         if (ret)
5191                                 break;
5192                 }
5193
5194                 /*
5195                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5196                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5197                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5198                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5199                  */
5200                 if (group == last_group)
5201                         end = last_cluster;
5202
5203                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5204                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5205                                                 end, minlen);
5206                         if (cnt < 0) {
5207                                 ret = cnt;
5208                                 break;
5209                         }
5210                         trimmed += cnt;
5211                 }
5212
5213                 /*
5214                  * For every group except the first one, we are sure
5215                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5216                  */
5217                 first_cluster = 0;
5218         }
5219
5220         if (!ret)
5221                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5222
5223 out:
5224         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5225         return ret;
5226 }