ext4: ignore errors when issuing discards
[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 "mballoc.h"
25 #include <linux/debugfs.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <trace/events/ext4.h>
28
29 /*
30  * MUSTDO:
31  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
32  *   - search for metadata in few groups
33  *
34  * TODO v4:
35  *   - normalization should take into account whether file is still open
36  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
37  *   - don't normalize tails
38  *   - quota
39  *   - reservation for superuser
40  *
41  * TODO v3:
42  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
43  *   - track min/max extents in each group for better group selection
44  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
45  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
46  *   - error handling
47  */
48
49 /*
50  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
51  * near to the goal(block) value specified.
52  *
53  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
54  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
55  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
56  * would have after allocation, or the current file size, which ever
57  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
58  * select to use the group preallocation. The default value of
59  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
60  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
61  * terms of number of blocks.
62  *
63  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
64  * ensure that we have small files closer together on the disk.
65  *
66  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
67  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
68  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
69  * represented as:
70  *
71  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
72  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
73  * pa_len    -> length for this prealloc space
74  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space
75  *
76  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
77  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
78  * space we will consume the particular prealloc space. This make sure that
79  * that the we have contiguous physical blocks representing the file blocks
80  *
81  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
82  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
83  * pa_free.
84  *
85  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
86  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
87  * prealloc space. These are per CPU prealloc list repreasented as
88  *
89  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
90  *
91  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
92  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
93  *
94  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
95  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
96  *
97  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
98  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
99  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
100  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
101  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
102  * we can access them through the page cache. The information regarding
103  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
104  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
105  * inode as:
106  *
107  *  {                        page                        }
108  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
109  *
110  *
111  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
112  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
113  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
114  * which is blocks_per_page/2
115  *
116  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
117  * away when the filesystem is unmounted.
118  *
119  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
120  * to locate that many free blocks we return with additional information
121  * regarding rest of the contiguous physical block available
122  *
123  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
124  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
125  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
126  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
127  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
128  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
129  * sbi->s_mb_group_prealloc. Default value of s_mb_group_prealloc is
130  * 512 blocks. This can be tuned via
131  * /sys/fs/ext4/<partition/mb_group_prealloc. The value is represented in
132  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
133  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
134  * stripe value (sbi->s_stripe)
135  *
136  * The regular allocator(using the buddy cache) supports few tunables.
137  *
138  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
139  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
140  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
141  *
142  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
143  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
144  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
145  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
146  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
147  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
148  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
149  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
150  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
151  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
152  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
153  * the group specified as the goal value in allocation context via
154  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
155  * can used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
156  * checked.
157  *
158  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
159  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
160  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
161  * subsequent request.
162  */
163
164 /*
165  * mballoc operates on the following data:
166  *  - on-disk bitmap
167  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
168  *  - preallocation descriptors (PAs)
169  *
170  * there are two types of preallocations:
171  *  - inode
172  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
173  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
174  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
175  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
176  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
177  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
178  *    also means that freeing any block within descriptor's range
179  *    must discard all preallocated blocks.
180  *  - locality group
181  *    assigned to specific locality group which does not translate to
182  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
183  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
184  *    it's consumed from the beginning to the end.
185  *
186  * relation between them can be expressed as:
187  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
188  *
189  * this mean blocks mballoc considers used are:
190  *  - allocated blocks (persistent)
191  *  - preallocated blocks (non-persistent)
192  *
193  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
194  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
195  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
196  *
197  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
198  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
199  *
200  * all operations can be expressed as:
201  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
202  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
203  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
204  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
205  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
206  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
207  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
208  *        is used in real operation because we can't know actual used
209  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
210  *
211  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
212  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
213  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
214  * the following knowledge:
215  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
216  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
217  *     nobody can re-allocate that block
218  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
219  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
220  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
221  *     block
222  *
223  * so, now we're building a concurrency table:
224  *  - init buddy vs.
225  *    - new PA
226  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
227  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
228  *    - use inode PA
229  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
230  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
231  *    - discard inode PA
232  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
233  *    - use locality group PA
234  *      again PA-=N must be serialized with init
235  *    - discard locality group PA
236  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
237  *  - new PA vs.
238  *    - use inode PA
239  *      i_data_sem serializes them
240  *    - discard inode PA
241  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
242  *    - use locality group PA
243  *      some mutex should serialize them
244  *    - discard locality group PA
245  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
246  *  - use inode PA
247  *    - use inode PA
248  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
249  *    - discard inode PA
250  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
251  *    - use locality group PA
252  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
253  *    - discard locality group PA
254  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
255  *
256  * now we're ready to make few consequences:
257  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
258  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
259  *  - PA changes only after on-disk bitmap
260  *  - discard must not compete with init. either init is done before
261  *    any discard or they're serialized somehow
262  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
263  *
264  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
265  * in this case, but we should care about concurrent init
266  *
267  */
268
269  /*
270  * Logic in few words:
271  *
272  *  - allocation:
273  *    load group
274  *    find blocks
275  *    mark bits in on-disk bitmap
276  *    release group
277  *
278  *  - use preallocation:
279  *    find proper PA (per-inode or group)
280  *    load group
281  *    mark bits in on-disk bitmap
282  *    release group
283  *    release PA
284  *
285  *  - free:
286  *    load group
287  *    mark bits in on-disk bitmap
288  *    release group
289  *
290  *  - discard preallocations in group:
291  *    mark PAs deleted
292  *    move them onto local list
293  *    load on-disk bitmap
294  *    load group
295  *    remove PA from object (inode or locality group)
296  *    mark free blocks in-core
297  *
298  *  - discard inode's preallocations:
299  */
300
301 /*
302  * Locking rules
303  *
304  * Locks:
305  *  - bitlock on a group        (group)
306  *  - object (inode/locality)   (object)
307  *  - per-pa lock               (pa)
308  *
309  * Paths:
310  *  - new pa
311  *    object
312  *    group
313  *
314  *  - find and use pa:
315  *    pa
316  *
317  *  - release consumed pa:
318  *    pa
319  *    group
320  *    object
321  *
322  *  - generate in-core bitmap:
323  *    group
324  *        pa
325  *
326  *  - discard all for given object (inode, locality group):
327  *    object
328  *        pa
329  *    group
330  *
331  *  - discard all for given group:
332  *    group
333  *        pa
334  *    group
335  *        object
336  *
337  */
338 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
339 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
340 static struct kmem_cache *ext4_free_ext_cachep;
341
342 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
343  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
344  * each unique s_blocksize_bits */
345 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
346 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
347
348 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
349         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
350         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
351         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
352 };
353
354 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
355                                         ext4_group_t group);
356 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
357                                                 ext4_group_t group);
358 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn);
359
360 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
361 {
362 #if BITS_PER_LONG == 64
363         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
364         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
365 #elif BITS_PER_LONG == 32
366         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
367         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
368 #else
369 #error "how many bits you are?!"
370 #endif
371         return addr;
372 }
373
374 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
375 {
376         /*
377          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
378          * needs unsigned long aligned address
379          */
380         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
381         return ext4_test_bit(bit, addr);
382 }
383
384 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
385 {
386         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
387         ext4_set_bit(bit, addr);
388 }
389
390 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
391 {
392         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
393         ext4_clear_bit(bit, addr);
394 }
395
396 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
397 {
398         int fix = 0, ret, tmpmax;
399         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
400         tmpmax = max + fix;
401         start += fix;
402
403         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
404         if (ret > max)
405                 return max;
406         return ret;
407 }
408
409 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
410 {
411         int fix = 0, ret, tmpmax;
412         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
413         tmpmax = max + fix;
414         start += fix;
415
416         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
417         if (ret > max)
418                 return max;
419         return ret;
420 }
421
422 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
423 {
424         char *bb;
425
426         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
427         BUG_ON(max == NULL);
428
429         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
430                 *max = 0;
431                 return NULL;
432         }
433
434         /* at order 0 we see each particular block */
435         if (order == 0) {
436                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
437                 return EXT4_MB_BITMAP(e4b);
438         }
439
440         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b) + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
441         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
442
443         return bb;
444 }
445
446 #ifdef DOUBLE_CHECK
447 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
448                            int first, int count)
449 {
450         int i;
451         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
452
453         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
454                 return;
455         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
456         for (i = 0; i < count; i++) {
457                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
458                         ext4_fsblk_t blocknr;
459
460                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
461                         blocknr += first + i;
462                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
463                                               inode ? inode->i_ino : 0,
464                                               blocknr,
465                                               "freeing block already freed "
466                                               "(bit %u)",
467                                               first + i);
468                 }
469                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
470         }
471 }
472
473 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
474 {
475         int i;
476
477         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
478                 return;
479         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
480         for (i = 0; i < count; i++) {
481                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
482                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
483         }
484 }
485
486 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
487 {
488         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
489                 unsigned char *b1, *b2;
490                 int i;
491                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
492                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
493                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
494                         if (b1[i] != b2[i]) {
495                                 printk(KERN_ERR "corruption in group %u "
496                                        "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
497                                        "on disk/prealloc\n",
498                                        e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
499                                 BUG();
500                         }
501                 }
502         }
503 }
504
505 #else
506 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
507                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
508 {
509         return;
510 }
511 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
512                                                 int first, int count)
513 {
514         return;
515 }
516 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
517 {
518         return;
519 }
520 #endif
521
522 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
523
524 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
525 do {                                                                    \
526         if (!(assert)) {                                                \
527                 printk(KERN_EMERG                                       \
528                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
529                         function, file, line, # assert);                \
530                 BUG();                                                  \
531         }                                                               \
532 } while (0)
533
534 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
535                                 const char *function, int line)
536 {
537         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
538         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
539         int max;
540         int max2;
541         int i;
542         int j;
543         int k;
544         int count;
545         struct ext4_group_info *grp;
546         int fragments = 0;
547         int fstart;
548         struct list_head *cur;
549         void *buddy;
550         void *buddy2;
551
552         {
553                 static int mb_check_counter;
554                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
555                         return 0;
556         }
557
558         while (order > 1) {
559                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
560                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
561                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
562                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
563                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
564                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
565
566                 count = 0;
567                 for (i = 0; i < max; i++) {
568
569                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
570                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
571                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
572                                         MB_CHECK_ASSERT(
573                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
574                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
575                                         MB_CHECK_ASSERT(
576                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
577                                 }
578                                 continue;
579                         }
580
581                         /* both bits in buddy2 must be 0 */
582                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
583                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
584
585                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
586                                 k = (i * (1 << order)) + j;
587                                 MB_CHECK_ASSERT(
588                                         !mb_test_bit(k, EXT4_MB_BITMAP(e4b)));
589                         }
590                         count++;
591                 }
592                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
593                 order--;
594         }
595
596         fstart = -1;
597         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
598         for (i = 0; i < max; i++) {
599                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
600                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
601                         if (fstart == -1) {
602                                 fragments++;
603                                 fstart = i;
604                         }
605                         continue;
606                 }
607                 fstart = -1;
608                 /* check used bits only */
609                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
610                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
611                         k = i >> j;
612                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
613                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
614                 }
615         }
616         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
617         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
618
619         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
620         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
621                 ext4_group_t groupnr;
622                 struct ext4_prealloc_space *pa;
623                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
624                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
625                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
626                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
627                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
628         }
629         return 0;
630 }
631 #undef MB_CHECK_ASSERT
632 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
633                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
634 #else
635 #define mb_check_buddy(e4b)
636 #endif
637
638 /*
639  * Divide blocks started from @first with length @len into
640  * smaller chunks with power of 2 blocks.
641  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
642  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
643  */
644 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
645                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
646                                         struct ext4_group_info *grp)
647 {
648         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
649         ext4_grpblk_t min;
650         ext4_grpblk_t max;
651         ext4_grpblk_t chunk;
652         unsigned short border;
653
654         BUG_ON(len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb));
655
656         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
657
658         while (len > 0) {
659                 /* find how many blocks can be covered since this position */
660                 max = ffs(first | border) - 1;
661
662                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
663                 min = fls(len) - 1;
664
665                 if (max < min)
666                         min = max;
667                 chunk = 1 << min;
668
669                 /* mark multiblock chunks only */
670                 grp->bb_counters[min]++;
671                 if (min > 0)
672                         mb_clear_bit(first >> min,
673                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
674
675                 len -= chunk;
676                 first += chunk;
677         }
678 }
679
680 /*
681  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
682  * group.
683  */
684 static void
685 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
686 {
687         int i;
688         int bits;
689
690         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
691
692         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
693         for (i = bits; i >= 0; i--) {
694                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
695                         grp->bb_largest_free_order = i;
696                         break;
697                 }
698         }
699 }
700
701 static noinline_for_stack
702 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
703                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
704 {
705         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
706         ext4_grpblk_t max = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
707         ext4_grpblk_t i = 0;
708         ext4_grpblk_t first;
709         ext4_grpblk_t len;
710         unsigned free = 0;
711         unsigned fragments = 0;
712         unsigned long long period = get_cycles();
713
714         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
715          * of on-disk bitmap and preallocations */
716         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
717         grp->bb_first_free = i;
718         while (i < max) {
719                 fragments++;
720                 first = i;
721                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
722                 len = i - first;
723                 free += len;
724                 if (len > 1)
725                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
726                 else
727                         grp->bb_counters[0]++;
728                 if (i < max)
729                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
730         }
731         grp->bb_fragments = fragments;
732
733         if (free != grp->bb_free) {
734                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
735                                       "%u blocks in bitmap, %u in gd",
736                                       free, grp->bb_free);
737                 /*
738                  * If we intent to continue, we consider group descritor
739                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
740                  */
741                 grp->bb_free = free;
742         }
743         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
744
745         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
746
747         period = get_cycles() - period;
748         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
749         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
750         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
751         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
752 }
753
754 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
755  * for convenience. The information regarding each group
756  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
757  * block bitmap and buddy information. The information are
758  * stored in the inode as
759  *
760  * {                        page                        }
761  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
762  *
763  *
764  * one block each for bitmap and buddy information.
765  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
766  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
767  * So it can have information regarding groups_per_page which
768  * is blocks_per_page/2
769  *
770  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
771  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
772  */
773
774 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
775 {
776         ext4_group_t ngroups;
777         int blocksize;
778         int blocks_per_page;
779         int groups_per_page;
780         int err = 0;
781         int i;
782         ext4_group_t first_group;
783         int first_block;
784         struct super_block *sb;
785         struct buffer_head *bhs;
786         struct buffer_head **bh;
787         struct inode *inode;
788         char *data;
789         char *bitmap;
790
791         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
792
793         inode = page->mapping->host;
794         sb = inode->i_sb;
795         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
796         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
797         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
798
799         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
800         if (groups_per_page == 0)
801                 groups_per_page = 1;
802
803         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
804         if (groups_per_page > 1) {
805                 err = -ENOMEM;
806                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
807                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
808                 if (bh == NULL)
809                         goto out;
810         } else
811                 bh = &bhs;
812
813         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
814
815         /* read all groups the page covers into the cache */
816         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
817                 struct ext4_group_desc *desc;
818
819                 if (first_group + i >= ngroups)
820                         break;
821
822                 err = -EIO;
823                 desc = ext4_get_group_desc(sb, first_group + i, NULL);
824                 if (desc == NULL)
825                         goto out;
826
827                 err = -ENOMEM;
828                 bh[i] = sb_getblk(sb, ext4_block_bitmap(sb, desc));
829                 if (bh[i] == NULL)
830                         goto out;
831
832                 if (bitmap_uptodate(bh[i]))
833                         continue;
834
835                 lock_buffer(bh[i]);
836                 if (bitmap_uptodate(bh[i])) {
837                         unlock_buffer(bh[i]);
838                         continue;
839                 }
840                 ext4_lock_group(sb, first_group + i);
841                 if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
842                         ext4_init_block_bitmap(sb, bh[i],
843                                                 first_group + i, desc);
844                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
845                         set_buffer_uptodate(bh[i]);
846                         ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
847                         unlock_buffer(bh[i]);
848                         continue;
849                 }
850                 ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
851                 if (buffer_uptodate(bh[i])) {
852                         /*
853                          * if not uninit if bh is uptodate,
854                          * bitmap is also uptodate
855                          */
856                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
857                         unlock_buffer(bh[i]);
858                         continue;
859                 }
860                 get_bh(bh[i]);
861                 /*
862                  * submit the buffer_head for read. We can
863                  * safely mark the bitmap as uptodate now.
864                  * We do it here so the bitmap uptodate bit
865                  * get set with buffer lock held.
866                  */
867                 set_bitmap_uptodate(bh[i]);
868                 bh[i]->b_end_io = end_buffer_read_sync;
869                 submit_bh(READ, bh[i]);
870                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", first_group + i);
871         }
872
873         /* wait for I/O completion */
874         for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
875                 wait_on_buffer(bh[i]);
876
877         err = -EIO;
878         for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
879                 if (!buffer_uptodate(bh[i]))
880                         goto out;
881
882         err = 0;
883         first_block = page->index * blocks_per_page;
884         /* init the page  */
885         memset(page_address(page), 0xff, PAGE_CACHE_SIZE);
886         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
887                 int group;
888                 struct ext4_group_info *grinfo;
889
890                 group = (first_block + i) >> 1;
891                 if (group >= ngroups)
892                         break;
893
894                 /*
895                  * data carry information regarding this
896                  * particular group in the format specified
897                  * above
898                  *
899                  */
900                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
901                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
902
903                 /*
904                  * We place the buddy block and bitmap block
905                  * close together
906                  */
907                 if ((first_block + i) & 1) {
908                         /* this is block of buddy */
909                         BUG_ON(incore == NULL);
910                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
911                                 group, page->index, i * blocksize);
912                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
913                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
914                         grinfo->bb_fragments = 0;
915                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
916                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
917                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
918                         /*
919                          * incore got set to the group block bitmap below
920                          */
921                         ext4_lock_group(sb, group);
922                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
923                         ext4_unlock_group(sb, group);
924                         incore = NULL;
925                 } else {
926                         /* this is block of bitmap */
927                         BUG_ON(incore != NULL);
928                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
929                                 group, page->index, i * blocksize);
930                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
931
932                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
933                         ext4_lock_group(sb, group);
934                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
935
936                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
937                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
938                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
939                         ext4_unlock_group(sb, group);
940
941                         /* set incore so that the buddy information can be
942                          * generated using this
943                          */
944                         incore = data;
945                 }
946         }
947         SetPageUptodate(page);
948
949 out:
950         if (bh) {
951                 for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
952                         brelse(bh[i]);
953                 if (bh != &bhs)
954                         kfree(bh);
955         }
956         return err;
957 }
958
959 /*
960  * lock the group_info alloc_sem of all the groups
961  * belonging to the same buddy cache page. This
962  * make sure other parallel operation on the buddy
963  * cache doesn't happen  whild holding the buddy cache
964  * lock
965  */
966 static int ext4_mb_get_buddy_cache_lock(struct super_block *sb,
967                                         ext4_group_t group)
968 {
969         int i;
970         int block, pnum;
971         int blocks_per_page;
972         int groups_per_page;
973         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
974         ext4_group_t first_group;
975         struct ext4_group_info *grp;
976
977         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
978         /*
979          * the buddy cache inode stores the block bitmap
980          * and buddy information in consecutive blocks.
981          * So for each group we need two blocks.
982          */
983         block = group * 2;
984         pnum = block / blocks_per_page;
985         first_group = pnum * blocks_per_page / 2;
986
987         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
988         if (groups_per_page == 0)
989                 groups_per_page = 1;
990         /* read all groups the page covers into the cache */
991         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
992
993                 if ((first_group + i) >= ngroups)
994                         break;
995                 grp = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
996                 /* take all groups write allocation
997                  * semaphore. This make sure there is
998                  * no block allocation going on in any
999                  * of that groups
1000                  */
1001                 down_write_nested(&grp->alloc_sem, i);
1002         }
1003         return i;
1004 }
1005
1006 static void ext4_mb_put_buddy_cache_lock(struct super_block *sb,
1007                                          ext4_group_t group, int locked_group)
1008 {
1009         int i;
1010         int block, pnum;
1011         int blocks_per_page;
1012         ext4_group_t first_group;
1013         struct ext4_group_info *grp;
1014
1015         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1016         /*
1017          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1018          * and buddy information in consecutive blocks.
1019          * So for each group we need two blocks.
1020          */
1021         block = group * 2;
1022         pnum = block / blocks_per_page;
1023         first_group = pnum * blocks_per_page / 2;
1024         /* release locks on all the groups */
1025         for (i = 0; i < locked_group; i++) {
1026
1027                 grp = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
1028                 /* take all groups write allocation
1029                  * semaphore. This make sure there is
1030                  * no block allocation going on in any
1031                  * of that groups
1032                  */
1033                 up_write(&grp->alloc_sem);
1034         }
1035
1036 }
1037
1038 /*
1039  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1040  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1041  * calling this routine!
1042  */
1043 static noinline_for_stack
1044 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1045 {
1046
1047         int ret = 0;
1048         void *bitmap;
1049         int blocks_per_page;
1050         int block, pnum, poff;
1051         int num_grp_locked = 0;
1052         struct ext4_group_info *this_grp;
1053         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1054         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1055         struct page *page = NULL, *bitmap_page = NULL;
1056
1057         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1058         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1059         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1060         /*
1061          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1062          * page which map to the group from which we are already
1063          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1064          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1065          * would have taken the alloc_sem lock.
1066          */
1067         num_grp_locked =  ext4_mb_get_buddy_cache_lock(sb, group);
1068         if (!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1069                 /*
1070                  * somebody initialized the group
1071                  * return without doing anything
1072                  */
1073                 ret = 0;
1074                 goto err;
1075         }
1076         /*
1077          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1078          * and buddy information in consecutive blocks.
1079          * So for each group we need two blocks.
1080          */
1081         block = group * 2;
1082         pnum = block / blocks_per_page;
1083         poff = block % blocks_per_page;
1084         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1085         if (page) {
1086                 BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1087                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1088                 if (ret) {
1089                         unlock_page(page);
1090                         goto err;
1091                 }
1092                 unlock_page(page);
1093         }
1094         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1095                 ret = -EIO;
1096                 goto err;
1097         }
1098         mark_page_accessed(page);
1099         bitmap_page = page;
1100         bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1101
1102         /* init buddy cache */
1103         block++;
1104         pnum = block / blocks_per_page;
1105         poff = block % blocks_per_page;
1106         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1107         if (page == bitmap_page) {
1108                 /*
1109                  * If both the bitmap and buddy are in
1110                  * the same page we don't need to force
1111                  * init the buddy
1112                  */
1113                 unlock_page(page);
1114         } else if (page) {
1115                 BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1116                 ret = ext4_mb_init_cache(page, bitmap);
1117                 if (ret) {
1118                         unlock_page(page);
1119                         goto err;
1120                 }
1121                 unlock_page(page);
1122         }
1123         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1124                 ret = -EIO;
1125                 goto err;
1126         }
1127         mark_page_accessed(page);
1128 err:
1129         ext4_mb_put_buddy_cache_lock(sb, group, num_grp_locked);
1130         if (bitmap_page)
1131                 page_cache_release(bitmap_page);
1132         if (page)
1133                 page_cache_release(page);
1134         return ret;
1135 }
1136
1137 /*
1138  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1139  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1140  * calling this routine!
1141  */
1142 static noinline_for_stack int
1143 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1144                                         struct ext4_buddy *e4b)
1145 {
1146         int blocks_per_page;
1147         int block;
1148         int pnum;
1149         int poff;
1150         struct page *page;
1151         int ret;
1152         struct ext4_group_info *grp;
1153         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1154         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1155
1156         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1157
1158         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1159         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1160
1161         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1162         e4b->bd_info = ext4_get_group_info(sb, group);
1163         e4b->bd_sb = sb;
1164         e4b->bd_group = group;
1165         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1166         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1167         e4b->alloc_semp = &grp->alloc_sem;
1168
1169         /* Take the read lock on the group alloc
1170          * sem. This would make sure a parallel
1171          * ext4_mb_init_group happening on other
1172          * groups mapped by the page is blocked
1173          * till we are done with allocation
1174          */
1175 repeat_load_buddy:
1176         down_read(e4b->alloc_semp);
1177
1178         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1179                 /* we need to check for group need init flag
1180                  * with alloc_semp held so that we can be sure
1181                  * that new blocks didn't get added to the group
1182                  * when we are loading the buddy cache
1183                  */
1184                 up_read(e4b->alloc_semp);
1185                 /*
1186                  * we need full data about the group
1187                  * to make a good selection
1188                  */
1189                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1190                 if (ret)
1191                         return ret;
1192                 goto repeat_load_buddy;
1193         }
1194
1195         /*
1196          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1197          * and buddy information in consecutive blocks.
1198          * So for each group we need two blocks.
1199          */
1200         block = group * 2;
1201         pnum = block / blocks_per_page;
1202         poff = block % blocks_per_page;
1203
1204         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1205          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1206         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1207         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1208                 if (page)
1209                         /*
1210                          * drop the page reference and try
1211                          * to get the page with lock. If we
1212                          * are not uptodate that implies
1213                          * somebody just created the page but
1214                          * is yet to initialize the same. So
1215                          * wait for it to initialize.
1216                          */
1217                         page_cache_release(page);
1218                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1219                 if (page) {
1220                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1221                         if (!PageUptodate(page)) {
1222                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1223                                 if (ret) {
1224                                         unlock_page(page);
1225                                         goto err;
1226                                 }
1227                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1228                                                (poff * sb->s_blocksize));
1229                         }
1230                         unlock_page(page);
1231                 }
1232         }
1233         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1234                 ret = -EIO;
1235                 goto err;
1236         }
1237         e4b->bd_bitmap_page = page;
1238         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1239         mark_page_accessed(page);
1240
1241         block++;
1242         pnum = block / blocks_per_page;
1243         poff = block % blocks_per_page;
1244
1245         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1246         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1247                 if (page)
1248                         page_cache_release(page);
1249                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1250                 if (page) {
1251                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1252                         if (!PageUptodate(page)) {
1253                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1254                                 if (ret) {
1255                                         unlock_page(page);
1256                                         goto err;
1257                                 }
1258                         }
1259                         unlock_page(page);
1260                 }
1261         }
1262         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1263                 ret = -EIO;
1264                 goto err;
1265         }
1266         e4b->bd_buddy_page = page;
1267         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1268         mark_page_accessed(page);
1269
1270         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1271         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1272
1273         return 0;
1274
1275 err:
1276         if (page)
1277                 page_cache_release(page);
1278         if (e4b->bd_bitmap_page)
1279                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1280         if (e4b->bd_buddy_page)
1281                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1282         e4b->bd_buddy = NULL;
1283         e4b->bd_bitmap = NULL;
1284
1285         /* Done with the buddy cache */
1286         up_read(e4b->alloc_semp);
1287         return ret;
1288 }
1289
1290 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1291 {
1292         if (e4b->bd_bitmap_page)
1293                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1294         if (e4b->bd_buddy_page)
1295                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1296         /* Done with the buddy cache */
1297         if (e4b->alloc_semp)
1298                 up_read(e4b->alloc_semp);
1299 }
1300
1301
1302 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1303 {
1304         int order = 1;
1305         void *bb;
1306
1307         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
1308         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1309
1310         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b);
1311         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1312                 block = block >> 1;
1313                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1314                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1315                         return order;
1316                 }
1317                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1318                 order++;
1319         }
1320         return 0;
1321 }
1322
1323 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1324 {
1325         __u32 *addr;
1326
1327         len = cur + len;
1328         while (cur < len) {
1329                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1330                         /* fast path: clear whole word at once */
1331                         addr = bm + (cur >> 3);
1332                         *addr = 0;
1333                         cur += 32;
1334                         continue;
1335                 }
1336                 mb_clear_bit(cur, bm);
1337                 cur++;
1338         }
1339 }
1340
1341 static void mb_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1342 {
1343         __u32 *addr;
1344
1345         len = cur + len;
1346         while (cur < len) {
1347                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1348                         /* fast path: set whole word at once */
1349                         addr = bm + (cur >> 3);
1350                         *addr = 0xffffffff;
1351                         cur += 32;
1352                         continue;
1353                 }
1354                 mb_set_bit(cur, bm);
1355                 cur++;
1356         }
1357 }
1358
1359 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1360                           int first, int count)
1361 {
1362         int block = 0;
1363         int max = 0;
1364         int order;
1365         void *buddy;
1366         void *buddy2;
1367         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1368
1369         BUG_ON(first + count > (sb->s_blocksize << 3));
1370         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1371         mb_check_buddy(e4b);
1372         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1373
1374         e4b->bd_info->bb_free += count;
1375         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1376                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1377
1378         /* let's maintain fragments counter */
1379         if (first != 0)
1380                 block = !mb_test_bit(first - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1381         if (first + count < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1382                 max = !mb_test_bit(first + count, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1383         if (block && max)
1384                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1385         else if (!block && !max)
1386                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1387
1388         /* let's maintain buddy itself */
1389         while (count-- > 0) {
1390                 block = first++;
1391                 order = 0;
1392
1393                 if (!mb_test_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b))) {
1394                         ext4_fsblk_t blocknr;
1395
1396                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1397                         blocknr += block;
1398                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1399                                               inode ? inode->i_ino : 0,
1400                                               blocknr,
1401                                               "freeing already freed block "
1402                                               "(bit %u)", block);
1403                 }
1404                 mb_clear_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1405                 e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1406
1407                 /* start of the buddy */
1408                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1409
1410                 do {
1411                         block &= ~1UL;
1412                         if (mb_test_bit(block, buddy) ||
1413                                         mb_test_bit(block + 1, buddy))
1414                                 break;
1415
1416                         /* both the buddies are free, try to coalesce them */
1417                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order + 1, &max);
1418
1419                         if (!buddy2)
1420                                 break;
1421
1422                         if (order > 0) {
1423                                 /* for special purposes, we don't set
1424                                  * free bits in bitmap */
1425                                 mb_set_bit(block, buddy);
1426                                 mb_set_bit(block + 1, buddy);
1427                         }
1428                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1429                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1430
1431                         block = block >> 1;
1432                         order++;
1433                         e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1434
1435                         mb_clear_bit(block, buddy2);
1436                         buddy = buddy2;
1437                 } while (1);
1438         }
1439         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1440         mb_check_buddy(e4b);
1441 }
1442
1443 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int order, int block,
1444                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1445 {
1446         int next = block;
1447         int max;
1448         int ord;
1449         void *buddy;
1450
1451         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1452         BUG_ON(ex == NULL);
1453
1454         buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1455         BUG_ON(buddy == NULL);
1456         BUG_ON(block >= max);
1457         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1458                 ex->fe_len = 0;
1459                 ex->fe_start = 0;
1460                 ex->fe_group = 0;
1461                 return 0;
1462         }
1463
1464         /* FIXME dorp order completely ? */
1465         if (likely(order == 0)) {
1466                 /* find actual order */
1467                 order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1468                 block = block >> order;
1469         }
1470
1471         ex->fe_len = 1 << order;
1472         ex->fe_start = block << order;
1473         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1474
1475         /* calc difference from given start */
1476         next = next - ex->fe_start;
1477         ex->fe_len -= next;
1478         ex->fe_start += next;
1479
1480         while (needed > ex->fe_len &&
1481                (buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1482
1483                 if (block + 1 >= max)
1484                         break;
1485
1486                 next = (block + 1) * (1 << order);
1487                 if (mb_test_bit(next, EXT4_MB_BITMAP(e4b)))
1488                         break;
1489
1490                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1491
1492                 order = ord;
1493                 block = next >> order;
1494                 ex->fe_len += 1 << order;
1495         }
1496
1497         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1498         return ex->fe_len;
1499 }
1500
1501 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1502 {
1503         int ord;
1504         int mlen = 0;
1505         int max = 0;
1506         int cur;
1507         int start = ex->fe_start;
1508         int len = ex->fe_len;
1509         unsigned ret = 0;
1510         int len0 = len;
1511         void *buddy;
1512
1513         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1514         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1515         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1516         mb_check_buddy(e4b);
1517         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1518
1519         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1520         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1521                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1522
1523         /* let's maintain fragments counter */
1524         if (start != 0)
1525                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1526         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1527                 max = !mb_test_bit(start + len, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1528         if (mlen && max)
1529                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1530         else if (!mlen && !max)
1531                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1532
1533         /* let's maintain buddy itself */
1534         while (len) {
1535                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1536
1537                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1538                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1539                         mlen = 1 << ord;
1540                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1541                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1542                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1543                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1544                         start += mlen;
1545                         len -= mlen;
1546                         BUG_ON(len < 0);
1547                         continue;
1548                 }
1549
1550                 /* store for history */
1551                 if (ret == 0)
1552                         ret = len | (ord << 16);
1553
1554                 /* we have to split large buddy */
1555                 BUG_ON(ord <= 0);
1556                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1557                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1558                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1559
1560                 ord--;
1561                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1562                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1563                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1564                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1565                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1566                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1567         }
1568         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1569
1570         mb_set_bits(EXT4_MB_BITMAP(e4b), ex->fe_start, len0);
1571         mb_check_buddy(e4b);
1572
1573         return ret;
1574 }
1575
1576 /*
1577  * Must be called under group lock!
1578  */
1579 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1580                                         struct ext4_buddy *e4b)
1581 {
1582         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1583         int ret;
1584
1585         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1586         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1587
1588         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1589         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1590         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1591
1592         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1593          * allocated blocks for history */
1594         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1595
1596         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1597         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1598         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1599
1600         /*
1601          * take the page reference. We want the page to be pinned
1602          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1603          * group until we update the bitmap. That would mean we
1604          * double allocate blocks. The reference is dropped
1605          * in ext4_mb_release_context
1606          */
1607         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1608         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1609         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1610         get_page(ac->ac_buddy_page);
1611         /* on allocation we use ac to track the held semaphore */
1612         ac->alloc_semp =  e4b->alloc_semp;
1613         e4b->alloc_semp = NULL;
1614         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1615         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1616                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1617                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1618                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1619                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1620         }
1621 }
1622
1623 /*
1624  * regular allocator, for general purposes allocation
1625  */
1626
1627 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1628                                         struct ext4_buddy *e4b,
1629                                         int finish_group)
1630 {
1631         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1632         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1633         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1634         struct ext4_free_extent ex;
1635         int max;
1636
1637         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1638                 return;
1639         /*
1640          * We don't want to scan for a whole year
1641          */
1642         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1643                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1644                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1645                 return;
1646         }
1647
1648         /*
1649          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1650          */
1651         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1652                 return;
1653
1654         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1655                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1656                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1657                  * when it was found (within this lock-unlock
1658                  * period or not) */
1659                 max = mb_find_extent(e4b, 0, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1660                 if (max >= gex->fe_len) {
1661                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1662                         return;
1663                 }
1664         }
1665 }
1666
1667 /*
1668  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1669  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1670  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1671  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1672  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1673  * mballoc can't find good enough extent.
1674  *
1675  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1676  */
1677 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1678                                         struct ext4_free_extent *ex,
1679                                         struct ext4_buddy *e4b)
1680 {
1681         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1682         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1683
1684         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1685         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1686         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1687         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1688
1689         ac->ac_found++;
1690
1691         /*
1692          * The special case - take what you catch first
1693          */
1694         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1695                 *bex = *ex;
1696                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1697                 return;
1698         }
1699
1700         /*
1701          * Let's check whether the chuck is good enough
1702          */
1703         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1704                 *bex = *ex;
1705                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1706                 return;
1707         }
1708
1709         /*
1710          * If this is first found extent, just store it in the context
1711          */
1712         if (bex->fe_len == 0) {
1713                 *bex = *ex;
1714                 return;
1715         }
1716
1717         /*
1718          * If new found extent is better, store it in the context
1719          */
1720         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1721                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1722                  * larger than previous best one is better */
1723                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1724                         *bex = *ex;
1725         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1726                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1727                  * an extent that still satisfy the request, but is
1728                  * smaller than previous one */
1729                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1730                         *bex = *ex;
1731         }
1732
1733         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1734 }
1735
1736 static noinline_for_stack
1737 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1738                                         struct ext4_buddy *e4b)
1739 {
1740         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1741         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1742         int max;
1743         int err;
1744
1745         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1746         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1747         if (err)
1748                 return err;
1749
1750         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1751         max = mb_find_extent(e4b, 0, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1752
1753         if (max > 0) {
1754                 ac->ac_b_ex = ex;
1755                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1756         }
1757
1758         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1759         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1760
1761         return 0;
1762 }
1763
1764 static noinline_for_stack
1765 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1766                                 struct ext4_buddy *e4b)
1767 {
1768         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1769         int max;
1770         int err;
1771         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1772         struct ext4_free_extent ex;
1773
1774         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1775                 return 0;
1776
1777         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1778         if (err)
1779                 return err;
1780
1781         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1782         max = mb_find_extent(e4b, 0, ac->ac_g_ex.fe_start,
1783                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1784
1785         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1786                 ext4_fsblk_t start;
1787
1788                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1789                         ex.fe_start;
1790                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1791                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1792                         ac->ac_found++;
1793                         ac->ac_b_ex = ex;
1794                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1795                 }
1796         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1797                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1798                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1799                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1800                 ac->ac_found++;
1801                 ac->ac_b_ex = ex;
1802                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1803         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1804                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1805                  * number of blocks to an existing extent */
1806                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1807                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1808                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1809                 ac->ac_found++;
1810                 ac->ac_b_ex = ex;
1811                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1812         }
1813         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1814         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1815
1816         return 0;
1817 }
1818
1819 /*
1820  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1821  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1822  */
1823 static noinline_for_stack
1824 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1825                                         struct ext4_buddy *e4b)
1826 {
1827         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1828         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1829         void *buddy;
1830         int i;
1831         int k;
1832         int max;
1833
1834         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1835         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1836                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1837                         continue;
1838
1839                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1840                 BUG_ON(buddy == NULL);
1841
1842                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1843                 BUG_ON(k >= max);
1844
1845                 ac->ac_found++;
1846
1847                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1848                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1849                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1850
1851                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1852
1853                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1854
1855                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1856                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1857
1858                 break;
1859         }
1860 }
1861
1862 /*
1863  * The routine scans the group and measures all found extents.
1864  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1865  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1866  */
1867 static noinline_for_stack
1868 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1869                                         struct ext4_buddy *e4b)
1870 {
1871         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1872         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1873         struct ext4_free_extent ex;
1874         int i;
1875         int free;
1876
1877         free = e4b->bd_info->bb_free;
1878         BUG_ON(free <= 0);
1879
1880         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1881
1882         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1883                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1884                                                 EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb), i);
1885                 if (i >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1886                         /*
1887                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1888                          * free blocks even though group info says we
1889                          * we have free blocks
1890                          */
1891                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1892                                         "%d free blocks as per "
1893                                         "group info. But bitmap says 0",
1894                                         free);
1895                         break;
1896                 }
1897
1898                 mb_find_extent(e4b, 0, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1899                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1900                 if (free < ex.fe_len) {
1901                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1902                                         "%d free blocks as per "
1903                                         "group info. But got %d blocks",
1904                                         free, ex.fe_len);
1905                         /*
1906                          * The number of free blocks differs. This mostly
1907                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1908                          * without claiming the space.
1909                          */
1910                         break;
1911                 }
1912
1913                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1914
1915                 i += ex.fe_len;
1916                 free -= ex.fe_len;
1917         }
1918
1919         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1920 }
1921
1922 /*
1923  * This is a special case for storages like raid5
1924  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1925  */
1926 static noinline_for_stack
1927 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1928                                  struct ext4_buddy *e4b)
1929 {
1930         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1931         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1932         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1933         struct ext4_free_extent ex;
1934         ext4_fsblk_t first_group_block;
1935         ext4_fsblk_t a;
1936         ext4_grpblk_t i;
1937         int max;
1938
1939         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1940
1941         /* find first stripe-aligned block in group */
1942         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1943
1944         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1945         do_div(a, sbi->s_stripe);
1946         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1947
1948         while (i < EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1949                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1950                         max = mb_find_extent(e4b, 0, i, sbi->s_stripe, &ex);
1951                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1952                                 ac->ac_found++;
1953                                 ac->ac_b_ex = ex;
1954                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1955                                 break;
1956                         }
1957                 }
1958                 i += sbi->s_stripe;
1959         }
1960 }
1961
1962 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1963 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1964                                 ext4_group_t group, int cr)
1965 {
1966         unsigned free, fragments;
1967         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1968         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1969
1970         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1971
1972         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1973         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1974                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1975                 if (ret)
1976                         return 0;
1977         }
1978
1979         free = grp->bb_free;
1980         fragments = grp->bb_fragments;
1981         if (free == 0)
1982                 return 0;
1983         if (fragments == 0)
1984                 return 0;
1985
1986         switch (cr) {
1987         case 0:
1988                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
1989
1990                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
1991                         return 0;
1992
1993                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1994                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1995                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1996                     ((group % flex_size) == 0))
1997                         return 0;
1998
1999                 return 1;
2000         case 1:
2001                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2002                         return 1;
2003                 break;
2004         case 2:
2005                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2006                         return 1;
2007                 break;
2008         case 3:
2009                 return 1;
2010         default:
2011                 BUG();
2012         }
2013
2014         return 0;
2015 }
2016
2017 static noinline_for_stack int
2018 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2019 {
2020         ext4_group_t ngroups, group, i;
2021         int cr;
2022         int err = 0;
2023         struct ext4_sb_info *sbi;
2024         struct super_block *sb;
2025         struct ext4_buddy e4b;
2026
2027         sb = ac->ac_sb;
2028         sbi = EXT4_SB(sb);
2029         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2030         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2031         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2032                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2033
2034         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2035
2036         /* first, try the goal */
2037         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2038         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2039                 goto out;
2040
2041         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2042                 goto out;
2043
2044         /*
2045          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2046          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2047          * try exact allocation using buddy.
2048          */
2049         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2050         ac->ac_2order = 0;
2051         /*
2052          * We search using buddy data only if the order of the request
2053          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2054          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2055          */
2056         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2057                 /*
2058                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2059                  */
2060                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2061                         ac->ac_2order = i - 1;
2062         }
2063
2064         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2065         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2066                 /* TBD: may be hot point */
2067                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2068                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2069                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2070                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2071         }
2072
2073         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2074         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2075         /*
2076          * cr == 0 try to get exact allocation,
2077          * cr == 3  try to get anything
2078          */
2079 repeat:
2080         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2081                 ac->ac_criteria = cr;
2082                 /*
2083                  * searching for the right group start
2084                  * from the goal value specified
2085                  */
2086                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2087
2088                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2089                         if (group == ngroups)
2090                                 group = 0;
2091
2092                         /* This now checks without needing the buddy page */
2093                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2094                                 continue;
2095
2096                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2097                         if (err)
2098                                 goto out;
2099
2100                         ext4_lock_group(sb, group);
2101
2102                         /*
2103                          * We need to check again after locking the
2104                          * block group
2105                          */
2106                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2107                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2108                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2109                                 continue;
2110                         }
2111
2112                         ac->ac_groups_scanned++;
2113                         if (cr == 0)
2114                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2115                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2116                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2117                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2118                         else
2119                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2120
2121                         ext4_unlock_group(sb, group);
2122                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2123
2124                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2125                                 break;
2126                 }
2127         }
2128
2129         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2130             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2131                 /*
2132                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2133                  * the best chunk we've found so far
2134                  */
2135
2136                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2137                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2138                         /*
2139                          * Someone more lucky has already allocated it.
2140                          * The only thing we can do is just take first
2141                          * found block(s)
2142                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2143                          */
2144                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2145                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2146                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2147                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2148                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2149                         cr = 3;
2150                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2151                         goto repeat;
2152                 }
2153         }
2154 out:
2155         return err;
2156 }
2157
2158 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2159 {
2160         struct super_block *sb = seq->private;
2161         ext4_group_t group;
2162
2163         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2164                 return NULL;
2165         group = *pos + 1;
2166         return (void *) ((unsigned long) group);
2167 }
2168
2169 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2170 {
2171         struct super_block *sb = seq->private;
2172         ext4_group_t group;
2173
2174         ++*pos;
2175         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2176                 return NULL;
2177         group = *pos + 1;
2178         return (void *) ((unsigned long) group);
2179 }
2180
2181 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2182 {
2183         struct super_block *sb = seq->private;
2184         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2185         int i;
2186         int err;
2187         struct ext4_buddy e4b;
2188         struct sg {
2189                 struct ext4_group_info info;
2190                 ext4_grpblk_t counters[16];
2191         } sg;
2192
2193         group--;
2194         if (group == 0)
2195                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2196                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2197                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2198                            "group", "free", "frags", "first",
2199                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2200                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2201
2202         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2203                 sizeof(struct ext4_group_info);
2204         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2205         if (err) {
2206                 seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2207                 return 0;
2208         }
2209         ext4_lock_group(sb, group);
2210         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2211         ext4_unlock_group(sb, group);
2212         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2213
2214         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2215                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2216         for (i = 0; i <= 13; i++)
2217                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2218                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2219         seq_printf(seq, " ]\n");
2220
2221         return 0;
2222 }
2223
2224 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2225 {
2226 }
2227
2228 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2229         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2230         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2231         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2232         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2233 };
2234
2235 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2236 {
2237         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2238         int rc;
2239
2240         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2241         if (rc == 0) {
2242                 struct seq_file *m = file->private_data;
2243                 m->private = sb;
2244         }
2245         return rc;
2246
2247 }
2248
2249 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2250         .owner          = THIS_MODULE,
2251         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2252         .read           = seq_read,
2253         .llseek         = seq_lseek,
2254         .release        = seq_release,
2255 };
2256
2257 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2258 {
2259         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2260         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2261
2262         BUG_ON(!cachep);
2263         return cachep;
2264 }
2265
2266 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2267 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2268                           struct ext4_group_desc *desc)
2269 {
2270         int i;
2271         int metalen = 0;
2272         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2273         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2274         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2275
2276         /*
2277          * First check if this group is the first of a reserved block.
2278          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2279          * to ext4_group_info structures
2280          */
2281         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2282                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2283                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2284                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2285                 if (meta_group_info == NULL) {
2286                         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate mem for a "
2287                                "buddy group\n");
2288                         goto exit_meta_group_info;
2289                 }
2290                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2291                         meta_group_info;
2292         }
2293
2294         meta_group_info =
2295                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2296         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2297
2298         meta_group_info[i] = kmem_cache_alloc(cachep, GFP_KERNEL);
2299         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2300                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy mem\n");
2301                 goto exit_group_info;
2302         }
2303         memset(meta_group_info[i], 0, kmem_cache_size(cachep));
2304         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2305                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2306
2307         /*
2308          * initialize bb_free to be able to skip
2309          * empty groups without initialization
2310          */
2311         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2312                 meta_group_info[i]->bb_free =
2313                         ext4_free_blocks_after_init(sb, group, desc);
2314         } else {
2315                 meta_group_info[i]->bb_free =
2316                         ext4_free_blks_count(sb, desc);
2317         }
2318
2319         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2320         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2321         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2322         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2323
2324 #ifdef DOUBLE_CHECK
2325         {
2326                 struct buffer_head *bh;
2327                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2328                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2329                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2330                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2331                 BUG_ON(bh == NULL);
2332                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2333                         sb->s_blocksize);
2334                 put_bh(bh);
2335         }
2336 #endif
2337
2338         return 0;
2339
2340 exit_group_info:
2341         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2342         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0)
2343                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2344 exit_meta_group_info:
2345         return -ENOMEM;
2346 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2347
2348 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2349 {
2350         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2351         ext4_group_t i;
2352         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2353         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
2354         int num_meta_group_infos;
2355         int num_meta_group_infos_max;
2356         int array_size;
2357         struct ext4_group_desc *desc;
2358         struct kmem_cache *cachep;
2359
2360         /* This is the number of blocks used by GDT */
2361         num_meta_group_infos = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) -
2362                                 1) >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2363
2364         /*
2365          * This is the total number of blocks used by GDT including
2366          * the number of reserved blocks for GDT.
2367          * The s_group_info array is allocated with this value
2368          * to allow a clean online resize without a complex
2369          * manipulation of pointer.
2370          * The drawback is the unused memory when no resize
2371          * occurs but it's very low in terms of pages
2372          * (see comments below)
2373          * Need to handle this properly when META_BG resizing is allowed
2374          */
2375         num_meta_group_infos_max = num_meta_group_infos +
2376                                 le16_to_cpu(es->s_reserved_gdt_blocks);
2377
2378         /*
2379          * array_size is the size of s_group_info array. We round it
2380          * to the next power of two because this approximation is done
2381          * internally by kmalloc so we can have some more memory
2382          * for free here (e.g. may be used for META_BG resize).
2383          */
2384         array_size = 1;
2385         while (array_size < sizeof(*sbi->s_group_info) *
2386                num_meta_group_infos_max)
2387                 array_size = array_size << 1;
2388         /* An 8TB filesystem with 64-bit pointers requires a 4096 byte
2389          * kmalloc. A 128kb malloc should suffice for a 256TB filesystem.
2390          * So a two level scheme suffices for now. */
2391         sbi->s_group_info = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
2392         if (sbi->s_group_info == NULL) {
2393                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy meta group\n");
2394                 return -ENOMEM;
2395         }
2396         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2397         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2398                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't get new inode\n");
2399                 goto err_freesgi;
2400         }
2401         sbi->s_buddy_cache->i_ino = get_next_ino();
2402         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2403         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2404                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2405                 if (desc == NULL) {
2406                         printk(KERN_ERR
2407                                 "EXT4-fs: can't read descriptor %u\n", i);
2408                         goto err_freebuddy;
2409                 }
2410                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2411                         goto err_freebuddy;
2412         }
2413
2414         return 0;
2415
2416 err_freebuddy:
2417         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2418         while (i-- > 0)
2419                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2420         i = num_meta_group_infos;
2421         while (i-- > 0)
2422                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2423         iput(sbi->s_buddy_cache);
2424 err_freesgi:
2425         kfree(sbi->s_group_info);
2426         return -ENOMEM;
2427 }
2428
2429 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2430 {
2431         int i;
2432
2433         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2434                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2435                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2436                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2437         }
2438 }
2439
2440 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2441 {
2442         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2443         int slab_size;
2444         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2445         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2446         struct kmem_cache *cachep;
2447
2448         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2449                 return -EINVAL;
2450
2451         if (unlikely(cache_index < 0))
2452                 cache_index = 0;
2453
2454         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2455         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2456                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2457                 return 0;       /* Already created */
2458         }
2459
2460         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2461                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2462
2463         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2464                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2465                                         NULL);
2466
2467         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2468         if (!cachep) {
2469                 printk(KERN_EMERG "EXT4: no memory for groupinfo slab cache\n");
2470                 return -ENOMEM;
2471         }
2472
2473         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2474
2475         return 0;
2476 }
2477
2478 int ext4_mb_init(struct super_block *sb, int needs_recovery)
2479 {
2480         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2481         unsigned i, j;
2482         unsigned offset;
2483         unsigned max;
2484         int ret;
2485
2486         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2487
2488         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2489         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2490                 ret = -ENOMEM;
2491                 goto out;
2492         }
2493
2494         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2495         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2496         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2497                 ret = -ENOMEM;
2498                 goto out;
2499         }
2500
2501         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2502         if (ret < 0)
2503                 goto out;
2504
2505         /* order 0 is regular bitmap */
2506         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2507         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2508
2509         i = 1;
2510         offset = 0;
2511         max = sb->s_blocksize << 2;
2512         do {
2513                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2514                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2515                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2516                 max = max >> 1;
2517                 i++;
2518         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2519
2520         /* init file for buddy data */
2521         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2522         if (ret != 0) {
2523                 goto out;
2524         }
2525
2526         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2527         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2528
2529         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2530         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2531         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2532         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2533         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2534         sbi->s_mb_group_prealloc = MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC;
2535
2536         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2537         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2538                 ret = -ENOMEM;
2539                 goto out;
2540         }
2541         for_each_possible_cpu(i) {
2542                 struct ext4_locality_group *lg;
2543                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2544                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2545                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2546                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2547                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2548         }
2549
2550         if (sbi->s_proc)
2551                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2552                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2553
2554         if (sbi->s_journal)
2555                 sbi->s_journal->j_commit_callback = release_blocks_on_commit;
2556 out:
2557         if (ret) {
2558                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2559                 kfree(sbi->s_mb_maxs);
2560         }
2561         return ret;
2562 }
2563
2564 /* need to called with the ext4 group lock held */
2565 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2566 {
2567         struct ext4_prealloc_space *pa;
2568         struct list_head *cur, *tmp;
2569         int count = 0;
2570
2571         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2572                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2573                 list_del(&pa->pa_group_list);
2574                 count++;
2575                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2576         }
2577         if (count)
2578                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2579
2580 }
2581
2582 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2583 {
2584         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2585         ext4_group_t i;
2586         int num_meta_group_infos;
2587         struct ext4_group_info *grinfo;
2588         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2589         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2590
2591         if (sbi->s_group_info) {
2592                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2593                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2594 #ifdef DOUBLE_CHECK
2595                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2596 #endif
2597                         ext4_lock_group(sb, i);
2598                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2599                         ext4_unlock_group(sb, i);
2600                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2601                 }
2602                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2603                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2604                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2605                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2606                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2607                 kfree(sbi->s_group_info);
2608         }
2609         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2610         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2611         if (sbi->s_buddy_cache)
2612                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2613         if (sbi->s_mb_stats) {
2614                 printk(KERN_INFO
2615                        "EXT4-fs: mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)\n",
2616                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2617                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2618                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2619                 printk(KERN_INFO
2620                       "EXT4-fs: mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2621                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost\n",
2622                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2623                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2624                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2625                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2626                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2627                 printk(KERN_INFO
2628                        "EXT4-fs: mballoc: %lu generated and it took %Lu\n",
2629                                 sbi->s_mb_buddies_generated++,
2630                                 sbi->s_mb_generation_time);
2631                 printk(KERN_INFO
2632                        "EXT4-fs: mballoc: %u preallocated, %u discarded\n",
2633                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2634                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2635         }
2636
2637         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2638         if (sbi->s_proc)
2639                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2640
2641         return 0;
2642 }
2643
2644 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2645                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t block, int count)
2646 {
2647         ext4_fsblk_t discard_block;
2648
2649         discard_block = block + ext4_group_first_block_no(sb, block_group);
2650         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2651                         (unsigned long long) discard_block, count);
2652         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2653 }
2654
2655 /*
2656  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2657  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2658  */
2659 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn)
2660 {
2661         struct super_block *sb = journal->j_private;
2662         struct ext4_buddy e4b;
2663         struct ext4_group_info *db;
2664         int err, count = 0, count2 = 0;
2665         struct ext4_free_data *entry;
2666         struct list_head *l, *ltmp;
2667
2668         list_for_each_safe(l, ltmp, &txn->t_private_list) {
2669                 entry = list_entry(l, struct ext4_free_data, list);
2670
2671                 mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2672                          entry->count, entry->group, entry);
2673
2674                 if (test_opt(sb, DISCARD))
2675                         ext4_issue_discard(sb, entry->group,
2676                                            entry->start_blk, entry->count);
2677
2678                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->group, &e4b);
2679                 /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2680                 BUG_ON(err != 0);
2681
2682                 db = e4b.bd_info;
2683                 /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2684                 count += entry->count;
2685                 count2++;
2686                 ext4_lock_group(sb, entry->group);
2687                 /* Take it out of per group rb tree */
2688                 rb_erase(&entry->node, &(db->bb_free_root));
2689                 mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->start_blk, entry->count);
2690
2691                 if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2692                         /* No more items in the per group rb tree
2693                          * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2694                          */
2695                         page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2696                         page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2697                 }
2698                 ext4_unlock_group(sb, entry->group);
2699                 kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
2700                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2701         }
2702
2703         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2704 }
2705
2706 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2707 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2708
2709 static struct dentry *debugfs_dir;
2710 static struct dentry *debugfs_debug;
2711
2712 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2713 {
2714         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2715         if (debugfs_dir)
2716                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2717                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2718                                                   debugfs_dir,
2719                                                   &mb_enable_debug);
2720 }
2721
2722 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2723 {
2724         debugfs_remove(debugfs_debug);
2725         debugfs_remove(debugfs_dir);
2726 }
2727
2728 #else
2729
2730 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2731 {
2732 }
2733
2734 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2735 {
2736 }
2737
2738 #endif
2739
2740 int __init ext4_init_mballoc(void)
2741 {
2742         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2743                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2744         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2745                 return -ENOMEM;
2746
2747         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2748                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2749         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2750                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2751                 return -ENOMEM;
2752         }
2753
2754         ext4_free_ext_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2755                                           SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2756         if (ext4_free_ext_cachep == NULL) {
2757                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2758                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2759                 return -ENOMEM;
2760         }
2761         ext4_create_debugfs_entry();
2762         return 0;
2763 }
2764
2765 void ext4_exit_mballoc(void)
2766 {
2767         /*
2768          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2769          * before destroying the slab cache.
2770          */
2771         rcu_barrier();
2772         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2773         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2774         kmem_cache_destroy(ext4_free_ext_cachep);
2775         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2776         ext4_remove_debugfs_entry();
2777 }
2778
2779
2780 /*
2781  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2782  * Returns 0 if success or error code
2783  */
2784 static noinline_for_stack int
2785 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2786                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_blks)
2787 {
2788         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2789         struct ext4_group_desc *gdp;
2790         struct buffer_head *gdp_bh;
2791         struct ext4_sb_info *sbi;
2792         struct super_block *sb;
2793         ext4_fsblk_t block;
2794         int err, len;
2795
2796         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2797         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2798
2799         sb = ac->ac_sb;
2800         sbi = EXT4_SB(sb);
2801
2802         err = -EIO;
2803         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2804         if (!bitmap_bh)
2805                 goto out_err;
2806
2807         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2808         if (err)
2809                 goto out_err;
2810
2811         err = -EIO;
2812         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2813         if (!gdp)
2814                 goto out_err;
2815
2816         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2817                         ext4_free_blks_count(sb, gdp));
2818
2819         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2820         if (err)
2821                 goto out_err;
2822
2823         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2824
2825         len = ac->ac_b_ex.fe_len;
2826         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2827                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2828                            "fs metadata\n", block, block+len);
2829                 /* File system mounted not to panic on error
2830                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2831                  * We leak some of the blocks here.
2832                  */
2833                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2834                 mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2835                             ac->ac_b_ex.fe_len);
2836                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2837                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2838                 if (!err)
2839                         err = -EAGAIN;
2840                 goto out_err;
2841         }
2842
2843         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2844 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2845         {
2846                 int i;
2847                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2848                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2849                                                 bitmap_bh->b_data));
2850                 }
2851         }
2852 #endif
2853         mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,ac->ac_b_ex.fe_len);
2854         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2855                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2856                 ext4_free_blks_set(sb, gdp,
2857                                         ext4_free_blocks_after_init(sb,
2858                                         ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2859         }
2860         len = ext4_free_blks_count(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2861         ext4_free_blks_set(sb, gdp, len);
2862         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2863
2864         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2865         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeblocks_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2866         /*
2867          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2868          */
2869         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2870                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2871                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter, reserv_blks);
2872
2873         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2874                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2875                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2876                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2877                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
2878         }
2879
2880         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2881         if (err)
2882                 goto out_err;
2883         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2884
2885 out_err:
2886         ext4_mark_super_dirty(sb);
2887         brelse(bitmap_bh);
2888         return err;
2889 }
2890
2891 /*
2892  * here we normalize request for locality group
2893  * Group request are normalized to s_strip size if we set the same via mount
2894  * option. If not we set it to s_mb_group_prealloc which can be configured via
2895  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2896  *
2897  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2898  */
2899 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2900 {
2901         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2902         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2903
2904         BUG_ON(lg == NULL);
2905         if (EXT4_SB(sb)->s_stripe)
2906                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_stripe;
2907         else
2908                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2909         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2910                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Normalization means making request better in terms of
2915  * size and alignment
2916  */
2917 static noinline_for_stack void
2918 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2919                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2920 {
2921         int bsbits, max;
2922         ext4_lblk_t end;
2923         loff_t size, orig_size, start_off;
2924         ext4_lblk_t start;
2925         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2926         struct ext4_prealloc_space *pa;
2927
2928         /* do normalize only data requests, metadata requests
2929            do not need preallocation */
2930         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2931                 return;
2932
2933         /* sometime caller may want exact blocks */
2934         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2935                 return;
2936
2937         /* caller may indicate that preallocation isn't
2938          * required (it's a tail, for example) */
2939         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2940                 return;
2941
2942         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2943                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2944                 return ;
2945         }
2946
2947         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2948
2949         /* first, let's learn actual file size
2950          * given current request is allocated */
2951         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
2952         size = size << bsbits;
2953         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2954                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2955         orig_size = size;
2956
2957         /* max size of free chunks */
2958         max = 2 << bsbits;
2959
2960 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2961                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2962
2963         /* first, try to predict filesize */
2964         /* XXX: should this table be tunable? */
2965         start_off = 0;
2966         if (size <= 16 * 1024) {
2967                 size = 16 * 1024;
2968         } else if (size <= 32 * 1024) {
2969                 size = 32 * 1024;
2970         } else if (size <= 64 * 1024) {
2971                 size = 64 * 1024;
2972         } else if (size <= 128 * 1024) {
2973                 size = 128 * 1024;
2974         } else if (size <= 256 * 1024) {
2975                 size = 256 * 1024;
2976         } else if (size <= 512 * 1024) {
2977                 size = 512 * 1024;
2978         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2979                 size = 1024 * 1024;
2980         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2981                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2982                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2983                 size = 2 * 1024 * 1024;
2984         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2985                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2986                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2987                 size = 4 * 1024 * 1024;
2988         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2989                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2990                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2991                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2992                 size = 8 * 1024 * 1024;
2993         } else {
2994                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2995                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2996         }
2997         size = size >> bsbits;
2998         start = start_off >> bsbits;
2999
3000         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3001         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3002                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3003                 start = ar->lleft + 1;
3004         }
3005         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3006                 size -= start + size - ar->lright;
3007
3008         end = start + size;
3009
3010         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3011         rcu_read_lock();
3012         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3013                 ext4_lblk_t pa_end;
3014
3015                 if (pa->pa_deleted)
3016                         continue;
3017                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3018                 if (pa->pa_deleted) {
3019                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3020                         continue;
3021                 }
3022
3023                 pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
3024
3025                 /* PA must not overlap original request */
3026                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3027                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3028
3029                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3030                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3031                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3032                         continue;
3033                 }
3034                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3035
3036                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3037                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3038                         BUG_ON(pa_end < start);
3039                         start = pa_end;
3040                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3041                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3042                         end = pa->pa_lstart;
3043                 }
3044                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3045         }
3046         rcu_read_unlock();
3047         size = end - start;
3048
3049         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3050         rcu_read_lock();
3051         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3052                 ext4_lblk_t pa_end;
3053                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3054                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3055                         pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
3056                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3057                 }
3058                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3059         }
3060         rcu_read_unlock();
3061
3062         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3063                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3064                 printk(KERN_ERR "start %lu, size %lu, fe_logical %lu\n",
3065                         (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3066                         (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3067         }
3068         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3069                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3070         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3071
3072         /* now prepare goal request */
3073
3074         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3075          * placement or satisfy big request as is */
3076         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3077         ac->ac_g_ex.fe_len = size;
3078
3079         /* define goal start in order to merge */
3080         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3081                 /* merge to the right */
3082                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3083                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3084                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3085                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3086         }
3087         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3088                 /* merge to the left */
3089                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3090                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3091                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3092                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3093         }
3094
3095         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3096                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3097 }
3098
3099 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3100 {
3101         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3102
3103         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3104                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3105                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3106                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3107                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3108                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3109                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3110                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3111                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3112                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3113                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3114         }
3115
3116         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3117                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3118         else
3119                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3120 }
3121
3122 /*
3123  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3124  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3125  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3126  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3127  */
3128 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3129 {
3130         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3131         int len;
3132
3133         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
3134                 len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3135                 pa->pa_free += len;
3136         }
3137
3138 }
3139
3140 /*
3141  * use blocks preallocated to inode
3142  */
3143 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3144                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3145 {
3146         ext4_fsblk_t start;
3147         ext4_fsblk_t end;
3148         int len;
3149
3150         /* found preallocated blocks, use them */
3151         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3152         end = min(pa->pa_pstart + pa->pa_len, start + ac->ac_o_ex.fe_len);
3153         len = end - start;
3154         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3155                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3156         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3157         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3158         ac->ac_pa = pa;
3159
3160         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3161         BUG_ON(start + len > pa->pa_pstart + pa->pa_len);
3162         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3163         pa->pa_free -= len;
3164
3165         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3166 }
3167
3168 /*
3169  * use blocks preallocated to locality group
3170  */
3171 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3172                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3173 {
3174         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3175
3176         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3177                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3178                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3179         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3180         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3181         ac->ac_pa = pa;
3182
3183         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3184          * possible race when the group is being loaded concurrently
3185          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3186          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3187          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3188          */
3189         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3190 }
3191
3192 /*
3193  * Return the prealloc space that have minimal distance
3194  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3195  * space that is having currently known minimal distance
3196  * from the goal block.
3197  */
3198 static struct ext4_prealloc_space *
3199 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3200                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3201                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3202 {
3203         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3204
3205         if (cpa == NULL) {
3206                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3207                 return pa;
3208         }
3209         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3210         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3211
3212         if (cur_distance <= new_distance)
3213                 return cpa;
3214
3215         /* drop the previous reference */
3216         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3217         atomic_inc(&pa->pa_count);
3218         return pa;
3219 }
3220
3221 /*
3222  * search goal blocks in preallocated space
3223  */
3224 static noinline_for_stack int
3225 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3226 {
3227         int order, i;
3228         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3229         struct ext4_locality_group *lg;
3230         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3231         ext4_fsblk_t goal_block;
3232
3233         /* only data can be preallocated */
3234         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3235                 return 0;
3236
3237         /* first, try per-file preallocation */
3238         rcu_read_lock();
3239         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3240
3241                 /* all fields in this condition don't change,
3242                  * so we can skip locking for them */
3243                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3244                         ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa->pa_lstart + pa->pa_len)
3245                         continue;
3246
3247                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3248                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3249                         pa->pa_pstart + pa->pa_len > EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS)
3250                         continue;
3251
3252                 /* found preallocated blocks, use them */
3253                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3254                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3255                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3256                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3257                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3258                         ac->ac_criteria = 10;
3259                         rcu_read_unlock();
3260                         return 1;
3261                 }
3262                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3263         }
3264         rcu_read_unlock();
3265
3266         /* can we use group allocation? */
3267         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3268                 return 0;
3269
3270         /* inode may have no locality group for some reason */
3271         lg = ac->ac_lg;
3272         if (lg == NULL)
3273                 return 0;
3274         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3275         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3276                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3277                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3278
3279         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3280         /*
3281          * search for the prealloc space that is having
3282          * minimal distance from the goal block.
3283          */
3284         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3285                 rcu_read_lock();
3286                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3287                                         pa_inode_list) {
3288                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3289                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3290                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3291
3292                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3293                                                                 pa, cpa);
3294                         }
3295                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3296                 }
3297                 rcu_read_unlock();
3298         }
3299         if (cpa) {
3300                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3301                 ac->ac_criteria = 20;
3302                 return 1;
3303         }
3304         return 0;
3305 }
3306
3307 /*
3308  * the function goes through all block freed in the group
3309  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3310  * buddy must be generated from this bitmap
3311  * Need to be called with the ext4 group lock held
3312  */
3313 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3314                                                 ext4_group_t group)
3315 {
3316         struct rb_node *n;
3317         struct ext4_group_info *grp;
3318         struct ext4_free_data *entry;
3319
3320         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3321         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3322
3323         while (n) {
3324                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, node);
3325                 mb_set_bits(bitmap, entry->start_blk, entry->count);
3326                 n = rb_next(n);
3327         }
3328         return;
3329 }
3330
3331 /*
3332  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3333  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3334  * Need to be called with ext4 group lock held
3335  */
3336 static noinline_for_stack
3337 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3338                                         ext4_group_t group)
3339 {
3340         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3341         struct ext4_prealloc_space *pa;
3342         struct list_head *cur;
3343         ext4_group_t groupnr;
3344         ext4_grpblk_t start;
3345         int preallocated = 0;
3346         int count = 0;
3347         int len;
3348
3349         /* all form of preallocation discards first load group,
3350          * so the only competing code is preallocation use.
3351          * we don't need any locking here
3352          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3353          * otherwise we could leave used blocks available for
3354          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3355          * is dropping preallocation
3356          */
3357         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3358                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3359                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3360                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3361                                              &groupnr, &start);
3362                 len = pa->pa_len;
3363                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3364                 if (unlikely(len == 0))
3365                         continue;
3366                 BUG_ON(groupnr != group);
3367                 mb_set_bits(bitmap, start, len);
3368                 preallocated += len;
3369                 count++;
3370         }
3371         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3372 }
3373
3374 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3375 {
3376         struct ext4_prealloc_space *pa;
3377         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3378         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3379 }
3380
3381 /*
3382  * drops a reference to preallocated space descriptor
3383  * if this was the last reference and the space is consumed
3384  */
3385 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3386                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3387 {
3388         ext4_group_t grp;
3389         ext4_fsblk_t grp_blk;
3390
3391         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3392                 return;
3393
3394         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3395         spin_lock(&pa->pa_lock);
3396         if (pa->pa_deleted == 1) {
3397                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3398                 return;
3399         }
3400
3401         pa->pa_deleted = 1;
3402         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3403
3404         grp_blk = pa->pa_pstart;
3405         /*
3406          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3407          * next group when pa is used up
3408          */
3409         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3410                 grp_blk--;
3411
3412         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3413
3414         /*
3415          * possible race:
3416          *
3417          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3418          *                                      find block B in PA
3419          *  copy on-disk bitmap to buddy
3420          *                                      mark B in on-disk bitmap
3421          *                                      drop PA from group
3422          *  mark all PAs in buddy
3423          *
3424          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3425          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3426          * against that pair
3427          */
3428         ext4_lock_group(sb, grp);
3429         list_del(&pa->pa_group_list);
3430         ext4_unlock_group(sb, grp);
3431
3432         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3433         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3434         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3435
3436         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3437 }
3438
3439 /*
3440  * creates new preallocated space for given inode
3441  */
3442 static noinline_for_stack int
3443 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3444 {
3445         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3446         struct ext4_prealloc_space *pa;
3447         struct ext4_group_info *grp;
3448         struct ext4_inode_info *ei;
3449
3450         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3451         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3452         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3453         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3454
3455         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3456         if (pa == NULL)
3457                 return -ENOMEM;
3458
3459         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3460                 int winl;
3461                 int wins;
3462                 int win;
3463                 int offs;
3464
3465                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3466                  * so, found space must get proper lstart
3467                  * to cover original request */
3468                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3469                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3470
3471                 /* we're limited by original request in that
3472                  * logical block must be covered any way
3473                  * winl is window we can move our chunk within */
3474                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3475
3476                 /* also, we should cover whole original request */
3477                 wins = ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len;
3478
3479                 /* the smallest one defines real window */
3480                 win = min(winl, wins);
3481
3482                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical % ac->ac_b_ex.fe_len;
3483                 if (offs && offs < win)
3484                         win = offs;
3485
3486                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical - win;
3487                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3488                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3489         }
3490
3491         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3492          * allocated blocks for history */
3493         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3494
3495         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3496         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3497         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3498         pa->pa_free = pa->pa_len;
3499         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3500         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3501         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3502         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3503         pa->pa_deleted = 0;
3504         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3505
3506         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3507                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3508         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3509
3510         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3511         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3512
3513         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3514         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3515
3516         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3517         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3518
3519         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3520         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3521         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3522
3523         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3524         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3525         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3526
3527         return 0;
3528 }
3529
3530 /*
3531  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3532  */
3533 static noinline_for_stack int
3534 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3535 {
3536         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3537         struct ext4_locality_group *lg;
3538         struct ext4_prealloc_space *pa;
3539         struct ext4_group_info *grp;
3540
3541         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3542         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3543         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3544         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3545
3546         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3547         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3548         if (pa == NULL)
3549                 return -ENOMEM;
3550
3551         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3552          * allocated blocks for history */
3553         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3554
3555         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3556         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3557         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3558         pa->pa_free = pa->pa_len;
3559         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3560         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3561         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3562         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3563         pa->pa_deleted = 0;
3564         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3565
3566         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3567                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3568         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3569
3570         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3571         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3572
3573         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3574         lg = ac->ac_lg;
3575         BUG_ON(lg == NULL);
3576
3577         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3578         pa->pa_inode = NULL;
3579
3580         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3581         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3582         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3583
3584         /*
3585          * We will later add the new pa to the right bucket
3586          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3587          */
3588         return 0;
3589 }
3590
3591 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3592 {
3593         int err;
3594
3595         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3596                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3597         else
3598                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3599         return err;
3600 }
3601
3602 /*
3603  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3604  * in-core bitmap and buddy.
3605  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3606  * nobody else can find/use it.
3607  * the caller MUST hold group/inode locks.
3608  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3609  */
3610 static noinline_for_stack int
3611 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3612                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3613 {
3614         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3615         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3616         unsigned int end;
3617         unsigned int next;
3618         ext4_group_t group;
3619         ext4_grpblk_t bit;
3620         unsigned long long grp_blk_start;
3621         int err = 0;
3622         int free = 0;
3623
3624         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3625         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3626         grp_blk_start = pa->pa_pstart - bit;
3627         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3628         end = bit + pa->pa_len;
3629
3630         while (bit < end) {
3631                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3632                 if (bit >= end)
3633                         break;
3634                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3635                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3636                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3637                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3638                 free += next - bit;
3639
3640                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3641                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(sb, pa->pa_inode, pa,
3642                                                grp_blk_start + bit, next - bit);
3643                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3644                 bit = next + 1;
3645         }
3646         if (free != pa->pa_free) {
3647                 printk(KERN_CRIT "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu\n",
3648                         pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3649                         (unsigned long) pa->pa_pstart,
3650                         (unsigned long) pa->pa_len);
3651                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3652                                         free, pa->pa_free);
3653                 /*
3654                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3655                  * from the bitmap and continue.
3656                  */
3657         }
3658         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3659
3660         return err;
3661 }
3662
3663 static noinline_for_stack int
3664 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3665                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3666 {
3667         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3668         ext4_group_t group;
3669         ext4_grpblk_t bit;
3670
3671         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3672         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3673         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3674         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3675         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3676         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3677         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3678
3679         return 0;
3680 }
3681
3682 /*
3683  * releases all preallocations in given group
3684  *
3685  * first, we need to decide discard policy:
3686  * - when do we discard
3687  *   1) ENOSPC
3688  * - how many do we discard
3689  *   1) how many requested
3690  */
3691 static noinline_for_stack int
3692 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3693                                         ext4_group_t group, int needed)
3694 {
3695         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3696         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3697         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3698         struct list_head list;
3699         struct ext4_buddy e4b;
3700         int err;
3701         int busy = 0;
3702         int free = 0;
3703
3704         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3705
3706         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3707                 return 0;
3708
3709         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3710         if (bitmap_bh == NULL) {
3711                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3712                 return 0;
3713         }
3714
3715         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3716         if (err) {
3717                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3718                 put_bh(bitmap_bh);
3719                 return 0;
3720         }
3721
3722         if (needed == 0)
3723                 needed = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) + 1;
3724
3725         INIT_LIST_HEAD(&list);
3726 repeat:
3727         ext4_lock_group(sb, group);
3728         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3729                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3730                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3731                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3732                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3733                         busy = 1;
3734                         continue;
3735                 }
3736                 if (pa->pa_deleted) {
3737                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3738                         continue;
3739                 }
3740
3741                 /* seems this one can be freed ... */
3742                 pa->pa_deleted = 1;
3743
3744                 /* we can trust pa_free ... */
3745                 free += pa->pa_free;
3746
3747                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3748
3749                 list_del(&pa->pa_group_list);
3750                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3751         }
3752
3753         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3754         if (free < needed && busy) {
3755                 busy = 0;
3756                 ext4_unlock_group(sb, group);
3757                 /*
3758                  * Yield the CPU here so that we don't get soft lockup
3759                  * in non preempt case.
3760                  */
3761                 yield();
3762                 goto repeat;
3763         }
3764
3765         /* found anything to free? */
3766         if (list_empty(&list)) {
3767                 BUG_ON(free != 0);
3768                 goto out;
3769         }
3770
3771         /* now free all selected PAs */
3772         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3773
3774                 /* remove from object (inode or locality group) */
3775                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3776                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3777                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3778
3779                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3780                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3781                 else
3782                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3783
3784                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3785                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3786         }
3787
3788 out:
3789         ext4_unlock_group(sb, group);
3790         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3791         put_bh(bitmap_bh);
3792         return free;
3793 }
3794
3795 /*
3796  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3797  *
3798  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3799  * We don't want another block to be served from the prealloc
3800  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3801  *
3802  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3803  */
3804 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3805 {
3806         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3807         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3808         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3809         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3810         ext4_group_t group = 0;
3811         struct list_head list;
3812         struct ext4_buddy e4b;
3813         int err;
3814
3815         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3816                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3817                 return;
3818         }
3819
3820         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3821         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3822
3823         INIT_LIST_HEAD(&list);
3824
3825 repeat:
3826         /* first, collect all pa's in the inode */
3827         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3828         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3829                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3830                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3831                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3832                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3833                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3834                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3835                          * use preallocation while we're discarding it */
3836                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3837                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3838                         printk(KERN_ERR "uh-oh! used pa while discarding\n");
3839                         WARN_ON(1);
3840                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3841                         goto repeat;
3842
3843                 }
3844                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3845                         pa->pa_deleted = 1;
3846                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3847                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3848                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3849                         continue;
3850                 }
3851
3852                 /* someone is deleting pa right now */
3853                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3854                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3855
3856                 /* we have to wait here because pa_deleted
3857                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3858                  * the list. as we might be called from
3859                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3860                  * and concurrent thread which is unlinking
3861                  * pa from inode's list may access already
3862                  * freed memory, bad-bad-bad */
3863
3864                 /* XXX: if this happens too often, we can
3865                  * add a flag to force wait only in case
3866                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3867                  * regular truncate */
3868                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3869                 goto repeat;
3870         }
3871         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3872
3873         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3874                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3875                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3876
3877                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3878                 if (err) {
3879                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3880                                         group);
3881                         continue;
3882                 }
3883
3884                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3885                 if (bitmap_bh == NULL) {
3886                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3887                                         group);
3888                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3889                         continue;
3890                 }
3891
3892                 ext4_lock_group(sb, group);
3893                 list_del(&pa->pa_group_list);
3894                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3895                 ext4_unlock_group(sb, group);
3896
3897                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3898                 put_bh(bitmap_bh);
3899
3900                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3901                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3902         }
3903 }
3904
3905 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3906 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3907 {
3908         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3909         ext4_group_t ngroups, i;
3910
3911         if (!mb_enable_debug ||
3912             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3913                 return;
3914
3915         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: Can't allocate:"
3916                         " Allocation context details:\n");
3917         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: status %d flags %d\n",
3918                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3919         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: orig %lu/%lu/%lu@%lu, goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3920                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d\n",
3921                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3922                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3923                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3924                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3925                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3926                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3927                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3928                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3929                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3930                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3931                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3932                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3933                         (int)ac->ac_criteria);
3934         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: %lu scanned, %d found\n", ac->ac_ex_scanned,
3935                 ac->ac_found);
3936         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: groups: \n");
3937         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3938         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3939                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3940                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3941                 ext4_grpblk_t start;
3942                 struct list_head *cur;
3943                 ext4_lock_group(sb, i);
3944                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3945                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3946                                         pa_group_list);
3947                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3948                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3949                                                      NULL, &start);
3950                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3951                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3952                                start, pa->pa_len);
3953                 }
3954                 ext4_unlock_group(sb, i);
3955
3956                 if (grp->bb_free == 0)
3957                         continue;
3958                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3959                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3960         }
3961         printk(KERN_ERR "\n");
3962 }
3963 #else
3964 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3965 {
3966         return;
3967 }
3968 #endif
3969
3970 /*
3971  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3972  * file is determined by the current size or the resulting size after
3973  * allocation which ever is larger
3974  *
3975  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3976  */
3977 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3978 {
3979         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3980         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3981         loff_t size, isize;
3982
3983         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3984                 return;
3985
3986         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3987                 return;
3988
3989         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
3990         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3991                 >> bsbits;
3992
3993         if ((size == isize) &&
3994             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3995             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3996                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3997                 return;
3998         }
3999
4000         /* don't use group allocation for large files */
4001         size = max(size, isize);
4002         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4003                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4004                 return;
4005         }
4006
4007         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4008         /*
4009          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4010          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4011          * request from multiple CPUs.
4012          */
4013         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4014
4015         /* we're going to use group allocation */
4016         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4017
4018         /* serialize all allocations in the group */
4019         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4020 }
4021
4022 static noinline_for_stack int
4023 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4024                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4025 {
4026         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4027         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4028         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4029         ext4_group_t group;
4030         unsigned int len;
4031         ext4_fsblk_t goal;
4032         ext4_grpblk_t block;
4033
4034         /* we can't allocate > group size */
4035         len = ar->len;
4036
4037         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4038         if (len >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10)
4039                 len = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10;
4040
4041         /* start searching from the goal */
4042         goal = ar->goal;
4043         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4044                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4045                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4046         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4047
4048         /* set up allocation goals */
4049         memset(ac, 0, sizeof(struct ext4_allocation_context));
4050         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical;
4051         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4052         ac->ac_sb = sb;
4053         ac->ac_inode = ar->inode;
4054         ac->ac_o_ex.fe_logical = ar->logical;
4055         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4056         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4057         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4058         ac->ac_g_ex.fe_logical = ar->logical;
4059         ac->ac_g_ex.fe_group = group;
4060         ac->ac_g_ex.fe_start = block;
4061         ac->ac_g_ex.fe_len = len;
4062         ac->ac_flags = ar->flags;
4063
4064         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4065          * locality group. this is a policy, actually */
4066         ext4_mb_group_or_file(ac);
4067
4068         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4069                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4070                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4071                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4072                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4073                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4074                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4075         return 0;
4076
4077 }
4078
4079 static noinline_for_stack void
4080 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4081                                         struct ext4_locality_group *lg,
4082                                         int order, int total_entries)
4083 {
4084         ext4_group_t group = 0;
4085         struct ext4_buddy e4b;
4086         struct list_head discard_list;
4087         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4088
4089         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4090
4091         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4092
4093         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4094         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4095                                                 pa_inode_list) {
4096                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4097                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4098                         /*
4099                          * This is the pa that we just used
4100                          * for block allocation. So don't
4101                          * free that
4102                          */
4103                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4104                         continue;
4105                 }
4106                 if (pa->pa_deleted) {
4107                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4108                         continue;
4109                 }
4110                 /* only lg prealloc space */
4111                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4112
4113                 /* seems this one can be freed ... */
4114                 pa->pa_deleted = 1;
4115                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4116
4117                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4118                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4119
4120                 total_entries--;
4121                 if (total_entries <= 5) {
4122                         /*
4123                          * we want to keep only 5 entries
4124                          * allowing it to grow to 8. This
4125                          * mak sure we don't call discard
4126                          * soon for this list.
4127                          */
4128                         break;
4129                 }
4130         }
4131         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4132
4133         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4134
4135                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4136                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4137                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4138                                         group);
4139                         continue;
4140                 }
4141                 ext4_lock_group(sb, group);
4142                 list_del(&pa->pa_group_list);
4143                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4144                 ext4_unlock_group(sb, group);
4145
4146                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4147                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4148                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4149         }
4150 }
4151
4152 /*
4153  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4154  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4155  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4156  *
4157  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4158  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4159  */
4160
4161 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4162 {
4163         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4164         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4165         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4166         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4167
4168         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4169         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4170                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4171                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4172         /* Add the prealloc space to lg */
4173         rcu_read_lock();
4174         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4175                                                 pa_inode_list) {
4176                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4177                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4178                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4179                         continue;
4180                 }
4181                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4182                         /* Add to the tail of the previous entry */
4183                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4184                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4185                         added = 1;
4186                         /*
4187                          * we want to count the total
4188                          * number of entries in the list
4189                          */
4190                 }
4191                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4192                 lg_prealloc_count++;
4193         }
4194         if (!added)
4195                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4196                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4197         rcu_read_unlock();
4198
4199         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4200         if (lg_prealloc_count > 8) {
4201                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4202                                                 order, lg_prealloc_count);
4203                 return;
4204         }
4205         return ;
4206 }
4207
4208 /*
4209  * release all resource we used in allocation
4210  */
4211 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4212 {
4213         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4214         if (pa) {
4215                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4216                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4217                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4218                         pa->pa_pstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4219                         pa->pa_lstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4220                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4221                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4222                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4223                 }
4224         }
4225         if (ac->alloc_semp)
4226                 up_read(ac->alloc_semp);
4227         if (pa) {
4228                 /*
4229                  * We want to add the pa to the right bucket.
4230                  * Remove it from the list and while adding
4231                  * make sure the list to which we are adding
4232                  * doesn't grow big.  We need to release
4233                  * alloc_semp before calling ext4_mb_add_n_trim()
4234                  */
4235                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4236                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4237                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4238                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4239                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4240                 }
4241                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4242         }
4243         if (ac->ac_bitmap_page)
4244                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4245         if (ac->ac_buddy_page)
4246                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4247         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4248                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4249         ext4_mb_collect_stats(ac);
4250         return 0;
4251 }
4252
4253 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4254 {
4255         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4256         int ret;
4257         int freed = 0;
4258
4259         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4260         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4261                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4262                 freed += ret;
4263                 needed -= ret;
4264         }
4265
4266         return freed;
4267 }
4268
4269 /*
4270  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4271  * it tries to use preallocation first, then falls back
4272  * to usual allocation
4273  */
4274 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4275                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4276 {
4277         int freed;
4278         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4279         struct ext4_sb_info *sbi;
4280         struct super_block *sb;
4281         ext4_fsblk_t block = 0;
4282         unsigned int inquota = 0;
4283         unsigned int reserv_blks = 0;
4284
4285         sb = ar->inode->i_sb;
4286         sbi = EXT4_SB(sb);
4287
4288         trace_ext4_request_blocks(ar);
4289
4290         /*
4291          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4292          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4293          * reserved when data being copied into pagecache.
4294          */
4295         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4296                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4297         else {
4298                 /* Without delayed allocation we need to verify
4299                  * there is enough free blocks to do block allocation
4300                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4301                  */
4302                 while (ar->len && ext4_claim_free_blocks(sbi, ar->len)) {
4303                         /* let others to free the space */
4304                         yield();
4305                         ar->len = ar->len >> 1;
4306                 }
4307                 if (!ar->len) {
4308                         *errp = -ENOSPC;
4309                         return 0;
4310                 }
4311                 reserv_blks = ar->len;
4312                 while (ar->len && dquot_alloc_block(ar->inode, ar->len)) {
4313                         ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4314                         ar->len--;
4315                 }
4316                 inquota = ar->len;
4317                 if (ar->len == 0) {
4318                         *errp = -EDQUOT;
4319                         goto out;
4320                 }
4321         }
4322
4323         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4324         if (!ac) {
4325                 ar->len = 0;
4326                 *errp = -ENOMEM;
4327                 goto out;
4328         }
4329
4330         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4331         if (*errp) {
4332                 ar->len = 0;
4333                 goto out;
4334         }
4335
4336         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4337         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4338                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4339                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4340 repeat:
4341                 /* allocate space in core */
4342                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4343                 if (*errp)
4344                         goto errout;
4345
4346                 /* as we've just preallocated more space than
4347                  * user requested orinally, we store allocated
4348                  * space in a special descriptor */
4349                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4350                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4351                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4352         }
4353         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4354                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_blks);
4355                 if (*errp == -EAGAIN) {
4356                         /*
4357                          * drop the reference that we took
4358                          * in ext4_mb_use_best_found
4359                          */
4360                         ext4_mb_release_context(ac);
4361                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4362                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4363                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4364                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4365                         goto repeat;
4366                 } else if (*errp)
4367                 errout:
4368                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4369                 else {
4370                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4371                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4372                 }
4373         } else {
4374                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4375                 if (freed)
4376                         goto repeat;
4377                 *errp = -ENOSPC;
4378         }
4379
4380         if (*errp) {
4381                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4382                 ar->len = 0;
4383                 ext4_mb_show_ac(ac);
4384         }
4385         ext4_mb_release_context(ac);
4386 out:
4387         if (ac)
4388                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4389         if (inquota && ar->len < inquota)
4390                 dquot_free_block(ar->inode, inquota - ar->len);
4391         if (!ar->len) {
4392                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4393                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4394                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4395                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter,
4396                                                 reserv_blks);
4397         }
4398
4399         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4400
4401         return block;
4402 }
4403
4404 /*
4405  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4406  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4407  * AND the blocks are associated with the same group.
4408  */
4409 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4410                         struct ext4_free_data *entry2)
4411 {
4412         if ((entry1->t_tid == entry2->t_tid) &&
4413             (entry1->group == entry2->group) &&
4414             ((entry1->start_blk + entry1->count) == entry2->start_blk))
4415                 return 1;
4416         return 0;
4417 }
4418
4419 static noinline_for_stack int
4420 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4421                       struct ext4_free_data *new_entry)
4422 {
4423         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4424         ext4_grpblk_t block;
4425         struct ext4_free_data *entry;
4426         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4427         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4428         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4429         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4430         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4431
4432         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4433         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4434         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4435
4436         new_node = &new_entry->node;
4437         block = new_entry->start_blk;
4438
4439         if (!*n) {
4440                 /* first free block exent. We need to
4441                    protect buddy cache from being freed,
4442                  * otherwise we'll refresh it from
4443                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4444                  * blocks */
4445                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4446                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4447         }
4448         while (*n) {
4449                 parent = *n;
4450                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, node);
4451                 if (block < entry->start_blk)
4452                         n = &(*n)->rb_left;
4453                 else if (block >= (entry->start_blk + entry->count))
4454                         n = &(*n)->rb_right;
4455                 else {
4456                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4457                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) + block,
4458                                 "Block already on to-be-freed list");
4459                         return 0;
4460                 }
4461         }
4462
4463         rb_link_node(new_node, parent, n);
4464         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4465
4466         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4467         node = rb_prev(new_node);
4468         if (node) {
4469                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4470                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4471                         new_entry->start_blk = entry->start_blk;
4472                         new_entry->count += entry->count;
4473                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4474                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4475                         list_del(&entry->list);
4476                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4477                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4478                 }
4479         }
4480
4481         node = rb_next(new_node);
4482         if (node) {
4483                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4484                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4485                         new_entry->count += entry->count;
4486                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4487                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4488                         list_del(&entry->list);
4489                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4490                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4491                 }
4492         }
4493         /* Add the extent to transaction's private list */
4494         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4495         list_add(&new_entry->list, &handle->h_transaction->t_private_list);
4496         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4497         return 0;
4498 }
4499
4500 /**
4501  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4502  * @handle:             handle for this transaction
4503  * @inode:              inode
4504  * @block:              start physical block to free
4505  * @count:              number of blocks to count
4506  * @metadata:           Are these metadata blocks
4507  */
4508 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4509                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4510                       unsigned long count, int flags)
4511 {
4512         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4513         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4514         struct ext4_group_desc *gdp;
4515         unsigned long freed = 0;
4516         unsigned int overflow;
4517         ext4_grpblk_t bit;
4518         struct buffer_head *gd_bh;
4519         ext4_group_t block_group;
4520         struct ext4_sb_info *sbi;
4521         struct ext4_buddy e4b;
4522         int err = 0;
4523         int ret;
4524
4525         if (bh) {
4526                 if (block)
4527                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4528                 else
4529                         block = bh->b_blocknr;
4530         }
4531
4532         sbi = EXT4_SB(sb);
4533         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4534             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4535                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4536                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4537                 goto error_return;
4538         }
4539
4540         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4541         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4542
4543         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4544                 struct buffer_head *tbh = bh;
4545                 int i;
4546
4547                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4548
4549                 for (i = 0; i < count; i++) {
4550                         if (!bh)
4551                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4552                                                         block + i);
4553                         if (unlikely(!tbh))
4554                                 continue;
4555                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4556                                     inode, tbh, block + i);
4557                 }
4558         }
4559
4560         /*
4561          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4562          * after the transaction is committed, which we can do by
4563          * treating the block as metadata, below.  We make an
4564          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4565          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4566          */
4567         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4568                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4569
4570 do_more:
4571         overflow = 0;
4572         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4573
4574         /*
4575          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4576          * boundary.
4577          */
4578         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4579                 overflow = bit + count - EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4580                 count -= overflow;
4581         }
4582         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4583         if (!bitmap_bh) {
4584                 err = -EIO;
4585                 goto error_return;
4586         }
4587         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4588         if (!gdp) {
4589                 err = -EIO;
4590                 goto error_return;
4591         }
4592
4593         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4594             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4595             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4596                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4597             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4598                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4599
4600                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4601                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4602                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4603                 goto error_return;
4604         }
4605
4606         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4607         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4608         if (err)
4609                 goto error_return;
4610
4611         /*
4612          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4613          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4614          * using it
4615          */
4616         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4617         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4618         if (err)
4619                 goto error_return;
4620 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4621         {
4622                 int i;
4623                 for (i = 0; i < count; i++)
4624                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4625         }
4626 #endif
4627         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count);
4628
4629         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4630         if (err)
4631                 goto error_return;
4632
4633         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4634                 struct ext4_free_data *new_entry;
4635                 /*
4636                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4637                  * be used until this transaction is committed
4638                  */
4639                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_ext_cachep, GFP_NOFS);
4640                 if (!new_entry) {
4641                         err = -ENOMEM;
4642                         goto error_return;
4643                 }
4644                 new_entry->start_blk = bit;
4645                 new_entry->group  = block_group;
4646                 new_entry->count = count;
4647                 new_entry->t_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4648
4649                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4650                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4651                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4652         } else {
4653                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4654                  * with group lock held. generate_buddy look at
4655                  * them with group lock_held
4656                  */
4657                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4658                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4659                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count);
4660         }
4661
4662         ret = ext4_free_blks_count(sb, gdp) + count;
4663         ext4_free_blks_set(sb, gdp, ret);
4664         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, gdp);
4665         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4666         percpu_counter_add(&sbi->s_freeblocks_counter, count);
4667
4668         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4669                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4670                 atomic_add(count, &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
4671         }
4672
4673         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4674
4675         freed += count;
4676
4677         /* We dirtied the bitmap block */
4678         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4679         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4680
4681         /* And the group descriptor block */
4682         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4683         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4684         if (!err)
4685                 err = ret;
4686
4687         if (overflow && !err) {
4688                 block += count;
4689                 count = overflow;
4690                 put_bh(bitmap_bh);
4691                 goto do_more;
4692         }
4693         ext4_mark_super_dirty(sb);
4694 error_return:
4695         if (freed)
4696                 dquot_free_block(inode, freed);
4697         brelse(bitmap_bh);
4698         ext4_std_error(sb, err);
4699         return;
4700 }
4701
4702 /**
4703  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4704  * @sb:         super block for the file system
4705  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
4706  * @count:      number of blocks to TRIM
4707  * @group:      alloc. group we are working with
4708  * @e4b:        ext4 buddy for the group
4709  *
4710  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
4711  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
4712  * be called with under the group lock.
4713  */
4714 static void ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
4715                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
4716 {
4717         struct ext4_free_extent ex;
4718
4719         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
4720
4721         ex.fe_start = start;
4722         ex.fe_group = group;
4723         ex.fe_len = count;
4724
4725         /*
4726          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
4727          * being trimmed.
4728          */
4729         mb_mark_used(e4b, &ex);
4730         ext4_unlock_group(sb, group);
4731         ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
4732         ext4_lock_group(sb, group);
4733         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
4734 }
4735
4736 /**
4737  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
4738  * @sb:                 super block for file system
4739  * @e4b:                ext4 buddy
4740  * @start:              first group block to examine
4741  * @max:                last group block to examine
4742  * @minblocks:          minimum extent block count
4743  *
4744  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
4745  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
4746  * the extent.
4747  *
4748  *
4749  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
4750  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
4751  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
4752  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
4753  */
4754 static ext4_grpblk_t
4755 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, struct ext4_buddy *e4b,
4756                 ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max, ext4_grpblk_t minblocks)
4757 {
4758         void *bitmap;
4759         ext4_grpblk_t next, count = 0;
4760         ext4_group_t group;
4761
4762         BUG_ON(e4b == NULL);
4763
4764         bitmap = e4b->bd_bitmap;
4765         group = e4b->bd_group;
4766         start = (e4b->bd_info->bb_first_free > start) ?
4767                 e4b->bd_info->bb_first_free : start;
4768         ext4_lock_group(sb, group);
4769
4770         while (start < max) {
4771                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, start);
4772                 if (start >= max)
4773                         break;
4774                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max, start);
4775
4776                 if ((next - start) >= minblocks) {
4777                         ext4_trim_extent(sb, start,
4778                                          next - start, group, e4b);
4779                         count += next - start;
4780                 }
4781                 start = next + 1;
4782
4783                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4784                         count = -ERESTARTSYS;
4785                         break;
4786                 }
4787
4788                 if (need_resched()) {
4789                         ext4_unlock_group(sb, group);
4790                         cond_resched();
4791                         ext4_lock_group(sb, group);
4792                 }
4793
4794                 if ((e4b->bd_info->bb_free - count) < minblocks)
4795                         break;
4796         }
4797         ext4_unlock_group(sb, group);
4798
4799         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
4800                 count, group);
4801
4802         return count;
4803 }
4804
4805 /**
4806  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
4807  * @sb:                 superblock for filesystem
4808  * @range:              fstrim_range structure
4809  *
4810  * start:       First Byte to trim
4811  * len:         number of Bytes to trim from start
4812  * minlen:      minimum extent length in Bytes
4813  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
4814  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
4815  * is invoked to trim all free space.
4816  */
4817 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
4818 {
4819         struct ext4_buddy e4b;
4820         ext4_group_t first_group, last_group;
4821         ext4_group_t group, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4822         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_block, last_block;
4823         uint64_t start, len, minlen, trimmed;
4824         ext4_fsblk_t first_data_blk =
4825                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
4826         int ret = 0;
4827
4828         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
4829         len = range->len >> sb->s_blocksize_bits;
4830         minlen = range->minlen >> sb->s_blocksize_bits;
4831         trimmed = 0;
4832
4833         if (unlikely(minlen > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)))
4834                 return -EINVAL;
4835         if (start < first_data_blk) {
4836                 len -= first_data_blk - start;
4837                 start = first_data_blk;
4838         }
4839
4840         /* Determine first and last group to examine based on start and len */
4841         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
4842                                      &first_group, &first_block);
4843         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) (start + len),
4844                                      &last_group, &last_block);
4845         last_group = (last_group > ngroups - 1) ? ngroups - 1 : last_group;
4846         last_block = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4847
4848         if (first_group > last_group)
4849                 return -EINVAL;
4850
4851         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
4852                 ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4853                 if (ret) {
4854                         ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
4855                                         "information for %u", group);
4856                         break;
4857                 }
4858
4859                 /*
4860                  * For all the groups except the last one, last block will
4861                  * always be EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb), so we only need to
4862                  * change it for the last group in which case start +
4863                  * len < EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb).
4864                  */
4865                 if (first_block + len < EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb))
4866                         last_block = first_block + len;
4867                 len -= last_block - first_block;
4868
4869                 if (e4b.bd_info->bb_free >= minlen) {
4870                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, &e4b, first_block,
4871                                                 last_block, minlen);
4872                         if (cnt < 0) {
4873                                 ret = cnt;
4874                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4875                                 break;
4876                         }
4877                 }
4878                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4879                 trimmed += cnt;
4880                 first_block = 0;
4881         }
4882         range->len = trimmed * sb->s_blocksize;
4883
4884         return ret;
4885 }