ext4: Fix bigalloc quota accounting and i_blocks value
[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 (in clusters)
74  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
75  *
76  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
77  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
78  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
79  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
80  *
81  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
82  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
83  * pa_free.
84  *
85  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
86  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
87  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
88  *
89  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
90  *
91  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
92  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
93  *
94  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
95  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
96  *
97  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
98  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
99  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
100  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
101  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
102  * we can access them through the page cache. The information regarding
103  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
104  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
105  * inode as:
106  *
107  *  {                        page                        }
108  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
109  *
110  *
111  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
112  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
113  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
114  * which is blocks_per_page/2
115  *
116  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
117  * away when the filesystem is unmounted.
118  *
119  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
120  * to locate that many free blocks we return with additional information
121  * regarding rest of the contiguous physical block available
122  *
123  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
124  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
125  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
126  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
127  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
128  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
129  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
130  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
131  * 512 blocks. This can be tuned via
132  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
133  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
134  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
135  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
136  * greater than the default mb_group_prealloc.
137  *
138  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
139  *
140  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
141  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
142  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
143  *
144  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
145  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
146  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
147  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
148  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
149  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
150  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
151  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
152  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
153  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
154  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
155  * the group specified as the goal value in allocation context via
156  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
157  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
158  * checked.
159  *
160  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
161  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
162  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
163  * subsequent request.
164  */
165
166 /*
167  * mballoc operates on the following data:
168  *  - on-disk bitmap
169  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
170  *  - preallocation descriptors (PAs)
171  *
172  * there are two types of preallocations:
173  *  - inode
174  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
175  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
176  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
177  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
178  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
179  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
180  *    also means that freeing any block within descriptor's range
181  *    must discard all preallocated blocks.
182  *  - locality group
183  *    assigned to specific locality group which does not translate to
184  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
185  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
186  *    it's consumed from the beginning to the end.
187  *
188  * relation between them can be expressed as:
189  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
190  *
191  * this mean blocks mballoc considers used are:
192  *  - allocated blocks (persistent)
193  *  - preallocated blocks (non-persistent)
194  *
195  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
196  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
197  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
198  *
199  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
200  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
201  *
202  * all operations can be expressed as:
203  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
204  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
205  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
206  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
207  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
208  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
209  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
210  *        is used in real operation because we can't know actual used
211  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
212  *
213  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
214  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
215  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
216  * the following knowledge:
217  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
218  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
219  *     nobody can re-allocate that block
220  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
221  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
222  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
223  *     block
224  *
225  * so, now we're building a concurrency table:
226  *  - init buddy vs.
227  *    - new PA
228  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
229  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
230  *    - use inode PA
231  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
232  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
233  *    - discard inode PA
234  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
235  *    - use locality group PA
236  *      again PA-=N must be serialized with init
237  *    - discard locality group PA
238  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
239  *  - new PA vs.
240  *    - use inode PA
241  *      i_data_sem serializes them
242  *    - discard inode PA
243  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
244  *    - use locality group PA
245  *      some mutex should serialize them
246  *    - discard locality group PA
247  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
248  *  - use inode PA
249  *    - use inode PA
250  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
251  *    - discard inode PA
252  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
253  *    - use locality group PA
254  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
255  *    - discard locality group PA
256  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
257  *
258  * now we're ready to make few consequences:
259  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
260  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
261  *  - PA changes only after on-disk bitmap
262  *  - discard must not compete with init. either init is done before
263  *    any discard or they're serialized somehow
264  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
265  *
266  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
267  * in this case, but we should care about concurrent init
268  *
269  */
270
271  /*
272  * Logic in few words:
273  *
274  *  - allocation:
275  *    load group
276  *    find blocks
277  *    mark bits in on-disk bitmap
278  *    release group
279  *
280  *  - use preallocation:
281  *    find proper PA (per-inode or group)
282  *    load group
283  *    mark bits in on-disk bitmap
284  *    release group
285  *    release PA
286  *
287  *  - free:
288  *    load group
289  *    mark bits in on-disk bitmap
290  *    release group
291  *
292  *  - discard preallocations in group:
293  *    mark PAs deleted
294  *    move them onto local list
295  *    load on-disk bitmap
296  *    load group
297  *    remove PA from object (inode or locality group)
298  *    mark free blocks in-core
299  *
300  *  - discard inode's preallocations:
301  */
302
303 /*
304  * Locking rules
305  *
306  * Locks:
307  *  - bitlock on a group        (group)
308  *  - object (inode/locality)   (object)
309  *  - per-pa lock               (pa)
310  *
311  * Paths:
312  *  - new pa
313  *    object
314  *    group
315  *
316  *  - find and use pa:
317  *    pa
318  *
319  *  - release consumed pa:
320  *    pa
321  *    group
322  *    object
323  *
324  *  - generate in-core bitmap:
325  *    group
326  *        pa
327  *
328  *  - discard all for given object (inode, locality group):
329  *    object
330  *        pa
331  *    group
332  *
333  *  - discard all for given group:
334  *    group
335  *        pa
336  *    group
337  *        object
338  *
339  */
340 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
341 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
342 static struct kmem_cache *ext4_free_ext_cachep;
343
344 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
345  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
346  * each unique s_blocksize_bits */
347 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
348 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
349
350 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
351         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
352         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
353         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
354 };
355
356 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
357                                         ext4_group_t group);
358 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
359                                                 ext4_group_t group);
360 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn);
361
362 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
363 {
364 #if BITS_PER_LONG == 64
365         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
366         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
367 #elif BITS_PER_LONG == 32
368         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
369         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
370 #else
371 #error "how many bits you are?!"
372 #endif
373         return addr;
374 }
375
376 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
377 {
378         /*
379          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
380          * needs unsigned long aligned address
381          */
382         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
383         return ext4_test_bit(bit, addr);
384 }
385
386 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
387 {
388         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
389         ext4_set_bit(bit, addr);
390 }
391
392 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
393 {
394         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
395         ext4_clear_bit(bit, addr);
396 }
397
398 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
399 {
400         int fix = 0, ret, tmpmax;
401         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
402         tmpmax = max + fix;
403         start += fix;
404
405         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
406         if (ret > max)
407                 return max;
408         return ret;
409 }
410
411 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
412 {
413         int fix = 0, ret, tmpmax;
414         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
415         tmpmax = max + fix;
416         start += fix;
417
418         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
419         if (ret > max)
420                 return max;
421         return ret;
422 }
423
424 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
425 {
426         char *bb;
427
428         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
429         BUG_ON(max == NULL);
430
431         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
432                 *max = 0;
433                 return NULL;
434         }
435
436         /* at order 0 we see each particular block */
437         if (order == 0) {
438                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
439                 return EXT4_MB_BITMAP(e4b);
440         }
441
442         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b) + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
443         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
444
445         return bb;
446 }
447
448 #ifdef DOUBLE_CHECK
449 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
450                            int first, int count)
451 {
452         int i;
453         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
454
455         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
456                 return;
457         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
458         for (i = 0; i < count; i++) {
459                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
460                         ext4_fsblk_t blocknr;
461
462                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
463                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
464                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
465                                               inode ? inode->i_ino : 0,
466                                               blocknr,
467                                               "freeing block already freed "
468                                               "(bit %u)",
469                                               first + i);
470                 }
471                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
472         }
473 }
474
475 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
476 {
477         int i;
478
479         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
480                 return;
481         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
482         for (i = 0; i < count; i++) {
483                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
484                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
485         }
486 }
487
488 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
489 {
490         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
491                 unsigned char *b1, *b2;
492                 int i;
493                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
494                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
495                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
496                         if (b1[i] != b2[i]) {
497                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
498                                          "corruption in group %u "
499                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
500                                          "on disk/prealloc",
501                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
502                                 BUG();
503                         }
504                 }
505         }
506 }
507
508 #else
509 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
510                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
511 {
512         return;
513 }
514 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
515                                                 int first, int count)
516 {
517         return;
518 }
519 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
520 {
521         return;
522 }
523 #endif
524
525 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
526
527 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
528 do {                                                                    \
529         if (!(assert)) {                                                \
530                 printk(KERN_EMERG                                       \
531                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
532                         function, file, line, # assert);                \
533                 BUG();                                                  \
534         }                                                               \
535 } while (0)
536
537 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
538                                 const char *function, int line)
539 {
540         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
541         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
542         int max;
543         int max2;
544         int i;
545         int j;
546         int k;
547         int count;
548         struct ext4_group_info *grp;
549         int fragments = 0;
550         int fstart;
551         struct list_head *cur;
552         void *buddy;
553         void *buddy2;
554
555         {
556                 static int mb_check_counter;
557                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
558                         return 0;
559         }
560
561         while (order > 1) {
562                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
563                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
564                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
565                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
566                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
567                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
568
569                 count = 0;
570                 for (i = 0; i < max; i++) {
571
572                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
573                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
574                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
575                                         MB_CHECK_ASSERT(
576                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
577                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
578                                         MB_CHECK_ASSERT(
579                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
580                                 }
581                                 continue;
582                         }
583
584                         /* both bits in buddy2 must be 0 */
585                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
586                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
587
588                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
589                                 k = (i * (1 << order)) + j;
590                                 MB_CHECK_ASSERT(
591                                         !mb_test_bit(k, EXT4_MB_BITMAP(e4b)));
592                         }
593                         count++;
594                 }
595                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
596                 order--;
597         }
598
599         fstart = -1;
600         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
601         for (i = 0; i < max; i++) {
602                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
603                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
604                         if (fstart == -1) {
605                                 fragments++;
606                                 fstart = i;
607                         }
608                         continue;
609                 }
610                 fstart = -1;
611                 /* check used bits only */
612                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
613                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
614                         k = i >> j;
615                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
616                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
617                 }
618         }
619         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
620         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
621
622         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
623         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
624                 ext4_group_t groupnr;
625                 struct ext4_prealloc_space *pa;
626                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
627                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
628                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
629                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
630                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
631         }
632         return 0;
633 }
634 #undef MB_CHECK_ASSERT
635 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
636                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
637 #else
638 #define mb_check_buddy(e4b)
639 #endif
640
641 /*
642  * Divide blocks started from @first with length @len into
643  * smaller chunks with power of 2 blocks.
644  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
645  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
646  */
647 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
648                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
649                                         struct ext4_group_info *grp)
650 {
651         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
652         ext4_grpblk_t min;
653         ext4_grpblk_t max;
654         ext4_grpblk_t chunk;
655         unsigned short border;
656
657         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
658
659         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
660
661         while (len > 0) {
662                 /* find how many blocks can be covered since this position */
663                 max = ffs(first | border) - 1;
664
665                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
666                 min = fls(len) - 1;
667
668                 if (max < min)
669                         min = max;
670                 chunk = 1 << min;
671
672                 /* mark multiblock chunks only */
673                 grp->bb_counters[min]++;
674                 if (min > 0)
675                         mb_clear_bit(first >> min,
676                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
677
678                 len -= chunk;
679                 first += chunk;
680         }
681 }
682
683 /*
684  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
685  * group.
686  */
687 static void
688 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
689 {
690         int i;
691         int bits;
692
693         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
694
695         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
696         for (i = bits; i >= 0; i--) {
697                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
698                         grp->bb_largest_free_order = i;
699                         break;
700                 }
701         }
702 }
703
704 static noinline_for_stack
705 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
706                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
707 {
708         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
709         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
710         ext4_grpblk_t i = 0;
711         ext4_grpblk_t first;
712         ext4_grpblk_t len;
713         unsigned free = 0;
714         unsigned fragments = 0;
715         unsigned long long period = get_cycles();
716
717         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
718          * of on-disk bitmap and preallocations */
719         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
720         grp->bb_first_free = i;
721         while (i < max) {
722                 fragments++;
723                 first = i;
724                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
725                 len = i - first;
726                 free += len;
727                 if (len > 1)
728                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
729                 else
730                         grp->bb_counters[0]++;
731                 if (i < max)
732                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
733         }
734         grp->bb_fragments = fragments;
735
736         if (free != grp->bb_free) {
737                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
738                                       "%u clusters in bitmap, %u in gd",
739                                       free, grp->bb_free);
740                 /*
741                  * If we intent to continue, we consider group descritor
742                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
743                  */
744                 grp->bb_free = free;
745         }
746         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
747
748         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
749
750         period = get_cycles() - period;
751         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
752         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
753         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
754         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
755 }
756
757 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
758  * for convenience. The information regarding each group
759  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
760  * block bitmap and buddy information. The information are
761  * stored in the inode as
762  *
763  * {                        page                        }
764  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
765  *
766  *
767  * one block each for bitmap and buddy information.
768  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
769  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
770  * So it can have information regarding groups_per_page which
771  * is blocks_per_page/2
772  *
773  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
774  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
775  */
776
777 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
778 {
779         ext4_group_t ngroups;
780         int blocksize;
781         int blocks_per_page;
782         int groups_per_page;
783         int err = 0;
784         int i;
785         ext4_group_t first_group;
786         int first_block;
787         struct super_block *sb;
788         struct buffer_head *bhs;
789         struct buffer_head **bh;
790         struct inode *inode;
791         char *data;
792         char *bitmap;
793         struct ext4_group_info *grinfo;
794
795         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
796
797         inode = page->mapping->host;
798         sb = inode->i_sb;
799         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
800         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
801         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
802
803         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
804         if (groups_per_page == 0)
805                 groups_per_page = 1;
806
807         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
808         if (groups_per_page > 1) {
809                 err = -ENOMEM;
810                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
811                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
812                 if (bh == NULL)
813                         goto out;
814         } else
815                 bh = &bhs;
816
817         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
818
819         /* read all groups the page covers into the cache */
820         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
821                 struct ext4_group_desc *desc;
822
823                 if (first_group + i >= ngroups)
824                         break;
825
826                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
827                 /*
828                  * If page is uptodate then we came here after online resize
829                  * which added some new uninitialized group info structs, so
830                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
831                  * which may be currently in use by an allocating task.
832                  */
833                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
834                         bh[i] = NULL;
835                         continue;
836                 }
837
838                 err = -EIO;
839                 desc = ext4_get_group_desc(sb, first_group + i, NULL);
840                 if (desc == NULL)
841                         goto out;
842
843                 err = -ENOMEM;
844                 bh[i] = sb_getblk(sb, ext4_block_bitmap(sb, desc));
845                 if (bh[i] == NULL)
846                         goto out;
847
848                 if (bitmap_uptodate(bh[i]))
849                         continue;
850
851                 lock_buffer(bh[i]);
852                 if (bitmap_uptodate(bh[i])) {
853                         unlock_buffer(bh[i]);
854                         continue;
855                 }
856                 ext4_lock_group(sb, first_group + i);
857                 if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
858                         ext4_init_block_bitmap(sb, bh[i],
859                                                 first_group + i, desc);
860                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
861                         set_buffer_uptodate(bh[i]);
862                         ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
863                         unlock_buffer(bh[i]);
864                         continue;
865                 }
866                 ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
867                 if (buffer_uptodate(bh[i])) {
868                         /*
869                          * if not uninit if bh is uptodate,
870                          * bitmap is also uptodate
871                          */
872                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
873                         unlock_buffer(bh[i]);
874                         continue;
875                 }
876                 get_bh(bh[i]);
877                 /*
878                  * submit the buffer_head for read. We can
879                  * safely mark the bitmap as uptodate now.
880                  * We do it here so the bitmap uptodate bit
881                  * get set with buffer lock held.
882                  */
883                 set_bitmap_uptodate(bh[i]);
884                 bh[i]->b_end_io = end_buffer_read_sync;
885                 submit_bh(READ, bh[i]);
886                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", first_group + i);
887         }
888
889         /* wait for I/O completion */
890         for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
891                 if (bh[i])
892                         wait_on_buffer(bh[i]);
893
894         err = -EIO;
895         for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
896                 if (bh[i] && !buffer_uptodate(bh[i]))
897                         goto out;
898
899         err = 0;
900         first_block = page->index * blocks_per_page;
901         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
902                 int group;
903
904                 group = (first_block + i) >> 1;
905                 if (group >= ngroups)
906                         break;
907
908                 if (!bh[group - first_group])
909                         /* skip initialized uptodate buddy */
910                         continue;
911
912                 /*
913                  * data carry information regarding this
914                  * particular group in the format specified
915                  * above
916                  *
917                  */
918                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
919                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
920
921                 /*
922                  * We place the buddy block and bitmap block
923                  * close together
924                  */
925                 if ((first_block + i) & 1) {
926                         /* this is block of buddy */
927                         BUG_ON(incore == NULL);
928                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
929                                 group, page->index, i * blocksize);
930                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
931                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
932                         grinfo->bb_fragments = 0;
933                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
934                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
935                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
936                         /*
937                          * incore got set to the group block bitmap below
938                          */
939                         ext4_lock_group(sb, group);
940                         /* init the buddy */
941                         memset(data, 0xff, blocksize);
942                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
943                         ext4_unlock_group(sb, group);
944                         incore = NULL;
945                 } else {
946                         /* this is block of bitmap */
947                         BUG_ON(incore != NULL);
948                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
949                                 group, page->index, i * blocksize);
950                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
951
952                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
953                         ext4_lock_group(sb, group);
954                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
955
956                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
957                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
958                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
959                         ext4_unlock_group(sb, group);
960
961                         /* set incore so that the buddy information can be
962                          * generated using this
963                          */
964                         incore = data;
965                 }
966         }
967         SetPageUptodate(page);
968
969 out:
970         if (bh) {
971                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
972                         brelse(bh[i]);
973                 if (bh != &bhs)
974                         kfree(bh);
975         }
976         return err;
977 }
978
979 /*
980  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
981  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
982  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
983  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
984  */
985 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
986                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
987 {
988         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
989         int block, pnum, poff;
990         int blocks_per_page;
991         struct page *page;
992
993         e4b->bd_buddy_page = NULL;
994         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
995
996         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
997         /*
998          * the buddy cache inode stores the block bitmap
999          * and buddy information in consecutive blocks.
1000          * So for each group we need two blocks.
1001          */
1002         block = group * 2;
1003         pnum = block / blocks_per_page;
1004         poff = block % blocks_per_page;
1005         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1006         if (!page)
1007                 return -EIO;
1008         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1009         e4b->bd_bitmap_page = page;
1010         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1011
1012         if (blocks_per_page >= 2) {
1013                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1014                 return 0;
1015         }
1016
1017         block++;
1018         pnum = block / blocks_per_page;
1019         poff = block % blocks_per_page;
1020         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1021         if (!page)
1022                 return -EIO;
1023         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1024         e4b->bd_buddy_page = page;
1025         return 0;
1026 }
1027
1028 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1029 {
1030         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1031                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1032                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1033         }
1034         if (e4b->bd_buddy_page) {
1035                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1036                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1037         }
1038 }
1039
1040 /*
1041  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1042  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1043  * calling this routine!
1044  */
1045 static noinline_for_stack
1046 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1047 {
1048
1049         struct ext4_group_info *this_grp;
1050         struct ext4_buddy e4b;
1051         struct page *page;
1052         int ret = 0;
1053
1054         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1055         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1056         /*
1057          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1058          * page which map to the group from which we are already
1059          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1060          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1061          * would have pinned buddy page to page cache.
1062          */
1063         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1064         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1065                 /*
1066                  * somebody initialized the group
1067                  * return without doing anything
1068                  */
1069                 goto err;
1070         }
1071
1072         page = e4b.bd_bitmap_page;
1073         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1074         if (ret)
1075                 goto err;
1076         if (!PageUptodate(page)) {
1077                 ret = -EIO;
1078                 goto err;
1079         }
1080         mark_page_accessed(page);
1081
1082         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1083                 /*
1084                  * If both the bitmap and buddy are in
1085                  * the same page we don't need to force
1086                  * init the buddy
1087                  */
1088                 ret = 0;
1089                 goto err;
1090         }
1091         /* init buddy cache */
1092         page = e4b.bd_buddy_page;
1093         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1094         if (ret)
1095                 goto err;
1096         if (!PageUptodate(page)) {
1097                 ret = -EIO;
1098                 goto err;
1099         }
1100         mark_page_accessed(page);
1101 err:
1102         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1103         return ret;
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1108  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1109  * calling this routine!
1110  */
1111 static noinline_for_stack int
1112 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1113                                         struct ext4_buddy *e4b)
1114 {
1115         int blocks_per_page;
1116         int block;
1117         int pnum;
1118         int poff;
1119         struct page *page;
1120         int ret;
1121         struct ext4_group_info *grp;
1122         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1123         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1124
1125         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1126
1127         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1128         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1129
1130         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1131         e4b->bd_info = grp;
1132         e4b->bd_sb = sb;
1133         e4b->bd_group = group;
1134         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1135         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1136
1137         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1138                 /*
1139                  * we need full data about the group
1140                  * to make a good selection
1141                  */
1142                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1143                 if (ret)
1144                         return ret;
1145         }
1146
1147         /*
1148          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1149          * and buddy information in consecutive blocks.
1150          * So for each group we need two blocks.
1151          */
1152         block = group * 2;
1153         pnum = block / blocks_per_page;
1154         poff = block % blocks_per_page;
1155
1156         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1157          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1158         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1159         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1160                 if (page)
1161                         /*
1162                          * drop the page reference and try
1163                          * to get the page with lock. If we
1164                          * are not uptodate that implies
1165                          * somebody just created the page but
1166                          * is yet to initialize the same. So
1167                          * wait for it to initialize.
1168                          */
1169                         page_cache_release(page);
1170                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1171                 if (page) {
1172                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1173                         if (!PageUptodate(page)) {
1174                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1175                                 if (ret) {
1176                                         unlock_page(page);
1177                                         goto err;
1178                                 }
1179                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1180                                                (poff * sb->s_blocksize));
1181                         }
1182                         unlock_page(page);
1183                 }
1184         }
1185         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1186                 ret = -EIO;
1187                 goto err;
1188         }
1189         e4b->bd_bitmap_page = page;
1190         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1191         mark_page_accessed(page);
1192
1193         block++;
1194         pnum = block / blocks_per_page;
1195         poff = block % blocks_per_page;
1196
1197         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1198         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1199                 if (page)
1200                         page_cache_release(page);
1201                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1202                 if (page) {
1203                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1204                         if (!PageUptodate(page)) {
1205                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1206                                 if (ret) {
1207                                         unlock_page(page);
1208                                         goto err;
1209                                 }
1210                         }
1211                         unlock_page(page);
1212                 }
1213         }
1214         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1215                 ret = -EIO;
1216                 goto err;
1217         }
1218         e4b->bd_buddy_page = page;
1219         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1220         mark_page_accessed(page);
1221
1222         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1223         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1224
1225         return 0;
1226
1227 err:
1228         if (page)
1229                 page_cache_release(page);
1230         if (e4b->bd_bitmap_page)
1231                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1232         if (e4b->bd_buddy_page)
1233                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1234         e4b->bd_buddy = NULL;
1235         e4b->bd_bitmap = NULL;
1236         return ret;
1237 }
1238
1239 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1240 {
1241         if (e4b->bd_bitmap_page)
1242                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1243         if (e4b->bd_buddy_page)
1244                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1245 }
1246
1247
1248 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1249 {
1250         int order = 1;
1251         void *bb;
1252
1253         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
1254         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1255
1256         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b);
1257         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1258                 block = block >> 1;
1259                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1260                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1261                         return order;
1262                 }
1263                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1264                 order++;
1265         }
1266         return 0;
1267 }
1268
1269 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1270 {
1271         __u32 *addr;
1272
1273         len = cur + len;
1274         while (cur < len) {
1275                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1276                         /* fast path: clear whole word at once */
1277                         addr = bm + (cur >> 3);
1278                         *addr = 0;
1279                         cur += 32;
1280                         continue;
1281                 }
1282                 mb_clear_bit(cur, bm);
1283                 cur++;
1284         }
1285 }
1286
1287 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1288 {
1289         __u32 *addr;
1290
1291         len = cur + len;
1292         while (cur < len) {
1293                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1294                         /* fast path: set whole word at once */
1295                         addr = bm + (cur >> 3);
1296                         *addr = 0xffffffff;
1297                         cur += 32;
1298                         continue;
1299                 }
1300                 mb_set_bit(cur, bm);
1301                 cur++;
1302         }
1303 }
1304
1305 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1306                           int first, int count)
1307 {
1308         int block = 0;
1309         int max = 0;
1310         int order;
1311         void *buddy;
1312         void *buddy2;
1313         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1314
1315         BUG_ON(first + count > (sb->s_blocksize << 3));
1316         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1317         mb_check_buddy(e4b);
1318         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1319
1320         e4b->bd_info->bb_free += count;
1321         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1322                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1323
1324         /* let's maintain fragments counter */
1325         if (first != 0)
1326                 block = !mb_test_bit(first - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1327         if (first + count < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1328                 max = !mb_test_bit(first + count, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1329         if (block && max)
1330                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1331         else if (!block && !max)
1332                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1333
1334         /* let's maintain buddy itself */
1335         while (count-- > 0) {
1336                 block = first++;
1337                 order = 0;
1338
1339                 if (!mb_test_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b))) {
1340                         ext4_fsblk_t blocknr;
1341
1342                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1343                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1344                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1345                                               inode ? inode->i_ino : 0,
1346                                               blocknr,
1347                                               "freeing already freed block "
1348                                               "(bit %u)", block);
1349                 }
1350                 mb_clear_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1351                 e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1352
1353                 /* start of the buddy */
1354                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1355
1356                 do {
1357                         block &= ~1UL;
1358                         if (mb_test_bit(block, buddy) ||
1359                                         mb_test_bit(block + 1, buddy))
1360                                 break;
1361
1362                         /* both the buddies are free, try to coalesce them */
1363                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order + 1, &max);
1364
1365                         if (!buddy2)
1366                                 break;
1367
1368                         if (order > 0) {
1369                                 /* for special purposes, we don't set
1370                                  * free bits in bitmap */
1371                                 mb_set_bit(block, buddy);
1372                                 mb_set_bit(block + 1, buddy);
1373                         }
1374                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1375                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1376
1377                         block = block >> 1;
1378                         order++;
1379                         e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1380
1381                         mb_clear_bit(block, buddy2);
1382                         buddy = buddy2;
1383                 } while (1);
1384         }
1385         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1386         mb_check_buddy(e4b);
1387 }
1388
1389 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int order, int block,
1390                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1391 {
1392         int next = block;
1393         int max;
1394         int ord;
1395         void *buddy;
1396
1397         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1398         BUG_ON(ex == NULL);
1399
1400         buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1401         BUG_ON(buddy == NULL);
1402         BUG_ON(block >= max);
1403         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1404                 ex->fe_len = 0;
1405                 ex->fe_start = 0;
1406                 ex->fe_group = 0;
1407                 return 0;
1408         }
1409
1410         /* FIXME dorp order completely ? */
1411         if (likely(order == 0)) {
1412                 /* find actual order */
1413                 order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1414                 block = block >> order;
1415         }
1416
1417         ex->fe_len = 1 << order;
1418         ex->fe_start = block << order;
1419         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1420
1421         /* calc difference from given start */
1422         next = next - ex->fe_start;
1423         ex->fe_len -= next;
1424         ex->fe_start += next;
1425
1426         while (needed > ex->fe_len &&
1427                (buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1428
1429                 if (block + 1 >= max)
1430                         break;
1431
1432                 next = (block + 1) * (1 << order);
1433                 if (mb_test_bit(next, EXT4_MB_BITMAP(e4b)))
1434                         break;
1435
1436                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1437
1438                 order = ord;
1439                 block = next >> order;
1440                 ex->fe_len += 1 << order;
1441         }
1442
1443         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1444         return ex->fe_len;
1445 }
1446
1447 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1448 {
1449         int ord;
1450         int mlen = 0;
1451         int max = 0;
1452         int cur;
1453         int start = ex->fe_start;
1454         int len = ex->fe_len;
1455         unsigned ret = 0;
1456         int len0 = len;
1457         void *buddy;
1458
1459         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1460         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1461         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1462         mb_check_buddy(e4b);
1463         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1464
1465         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1466         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1467                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1468
1469         /* let's maintain fragments counter */
1470         if (start != 0)
1471                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1472         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1473                 max = !mb_test_bit(start + len, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1474         if (mlen && max)
1475                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1476         else if (!mlen && !max)
1477                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1478
1479         /* let's maintain buddy itself */
1480         while (len) {
1481                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1482
1483                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1484                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1485                         mlen = 1 << ord;
1486                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1487                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1488                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1489                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1490                         start += mlen;
1491                         len -= mlen;
1492                         BUG_ON(len < 0);
1493                         continue;
1494                 }
1495
1496                 /* store for history */
1497                 if (ret == 0)
1498                         ret = len | (ord << 16);
1499
1500                 /* we have to split large buddy */
1501                 BUG_ON(ord <= 0);
1502                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1503                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1504                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1505
1506                 ord--;
1507                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1508                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1509                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1510                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1511                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1512                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1513         }
1514         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1515
1516         ext4_set_bits(EXT4_MB_BITMAP(e4b), ex->fe_start, len0);
1517         mb_check_buddy(e4b);
1518
1519         return ret;
1520 }
1521
1522 /*
1523  * Must be called under group lock!
1524  */
1525 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1526                                         struct ext4_buddy *e4b)
1527 {
1528         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1529         int ret;
1530
1531         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1532         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1533
1534         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1535         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1536         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1537
1538         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1539          * allocated blocks for history */
1540         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1541
1542         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1543         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1544         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1545
1546         /*
1547          * take the page reference. We want the page to be pinned
1548          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1549          * group until we update the bitmap. That would mean we
1550          * double allocate blocks. The reference is dropped
1551          * in ext4_mb_release_context
1552          */
1553         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1554         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1555         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1556         get_page(ac->ac_buddy_page);
1557         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1558         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1559                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1560                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1561                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1562                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1563         }
1564 }
1565
1566 /*
1567  * regular allocator, for general purposes allocation
1568  */
1569
1570 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1571                                         struct ext4_buddy *e4b,
1572                                         int finish_group)
1573 {
1574         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1575         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1576         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1577         struct ext4_free_extent ex;
1578         int max;
1579
1580         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1581                 return;
1582         /*
1583          * We don't want to scan for a whole year
1584          */
1585         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1586                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1587                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1588                 return;
1589         }
1590
1591         /*
1592          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1593          */
1594         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1595                 return;
1596
1597         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1598                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1599                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1600                  * when it was found (within this lock-unlock
1601                  * period or not) */
1602                 max = mb_find_extent(e4b, 0, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1603                 if (max >= gex->fe_len) {
1604                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1605                         return;
1606                 }
1607         }
1608 }
1609
1610 /*
1611  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1612  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1613  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1614  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1615  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1616  * mballoc can't find good enough extent.
1617  *
1618  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1619  */
1620 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1621                                         struct ext4_free_extent *ex,
1622                                         struct ext4_buddy *e4b)
1623 {
1624         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1625         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1626
1627         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1628         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1629         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1630         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1631
1632         ac->ac_found++;
1633
1634         /*
1635          * The special case - take what you catch first
1636          */
1637         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1638                 *bex = *ex;
1639                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1640                 return;
1641         }
1642
1643         /*
1644          * Let's check whether the chuck is good enough
1645          */
1646         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1647                 *bex = *ex;
1648                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1649                 return;
1650         }
1651
1652         /*
1653          * If this is first found extent, just store it in the context
1654          */
1655         if (bex->fe_len == 0) {
1656                 *bex = *ex;
1657                 return;
1658         }
1659
1660         /*
1661          * If new found extent is better, store it in the context
1662          */
1663         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1664                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1665                  * larger than previous best one is better */
1666                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1667                         *bex = *ex;
1668         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1669                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1670                  * an extent that still satisfy the request, but is
1671                  * smaller than previous one */
1672                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1673                         *bex = *ex;
1674         }
1675
1676         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1677 }
1678
1679 static noinline_for_stack
1680 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1681                                         struct ext4_buddy *e4b)
1682 {
1683         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1684         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1685         int max;
1686         int err;
1687
1688         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1689         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1690         if (err)
1691                 return err;
1692
1693         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1694         max = mb_find_extent(e4b, 0, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1695
1696         if (max > 0) {
1697                 ac->ac_b_ex = ex;
1698                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1699         }
1700
1701         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1702         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1703
1704         return 0;
1705 }
1706
1707 static noinline_for_stack
1708 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1709                                 struct ext4_buddy *e4b)
1710 {
1711         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1712         int max;
1713         int err;
1714         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1715         struct ext4_free_extent ex;
1716
1717         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1718                 return 0;
1719
1720         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1721         if (err)
1722                 return err;
1723
1724         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1725         max = mb_find_extent(e4b, 0, ac->ac_g_ex.fe_start,
1726                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1727
1728         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1729                 ext4_fsblk_t start;
1730
1731                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1732                         ex.fe_start;
1733                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1734                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1735                         ac->ac_found++;
1736                         ac->ac_b_ex = ex;
1737                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1738                 }
1739         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1740                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1741                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1742                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1743                 ac->ac_found++;
1744                 ac->ac_b_ex = ex;
1745                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1746         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1747                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1748                  * number of blocks to an existing extent */
1749                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1750                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1751                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1752                 ac->ac_found++;
1753                 ac->ac_b_ex = ex;
1754                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1755         }
1756         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1757         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1758
1759         return 0;
1760 }
1761
1762 /*
1763  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1764  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1765  */
1766 static noinline_for_stack
1767 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1768                                         struct ext4_buddy *e4b)
1769 {
1770         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1771         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1772         void *buddy;
1773         int i;
1774         int k;
1775         int max;
1776
1777         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1778         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1779                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1780                         continue;
1781
1782                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1783                 BUG_ON(buddy == NULL);
1784
1785                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1786                 BUG_ON(k >= max);
1787
1788                 ac->ac_found++;
1789
1790                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1791                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1792                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1793
1794                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1795
1796                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1797
1798                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1799                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1800
1801                 break;
1802         }
1803 }
1804
1805 /*
1806  * The routine scans the group and measures all found extents.
1807  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1808  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1809  */
1810 static noinline_for_stack
1811 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1812                                         struct ext4_buddy *e4b)
1813 {
1814         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1815         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1816         struct ext4_free_extent ex;
1817         int i;
1818         int free;
1819
1820         free = e4b->bd_info->bb_free;
1821         BUG_ON(free <= 0);
1822
1823         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1824
1825         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1826                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1827                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1828                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1829                         /*
1830                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1831                          * free blocks even though group info says we
1832                          * we have free blocks
1833                          */
1834                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1835                                         "%d free clusters as per "
1836                                         "group info. But bitmap says 0",
1837                                         free);
1838                         break;
1839                 }
1840
1841                 mb_find_extent(e4b, 0, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1842                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1843                 if (free < ex.fe_len) {
1844                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1845                                         "%d free clusters as per "
1846                                         "group info. But got %d blocks",
1847                                         free, ex.fe_len);
1848                         /*
1849                          * The number of free blocks differs. This mostly
1850                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1851                          * without claiming the space.
1852                          */
1853                         break;
1854                 }
1855
1856                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1857
1858                 i += ex.fe_len;
1859                 free -= ex.fe_len;
1860         }
1861
1862         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1863 }
1864
1865 /*
1866  * This is a special case for storages like raid5
1867  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1868  */
1869 static noinline_for_stack
1870 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1871                                  struct ext4_buddy *e4b)
1872 {
1873         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1874         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1875         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1876         struct ext4_free_extent ex;
1877         ext4_fsblk_t first_group_block;
1878         ext4_fsblk_t a;
1879         ext4_grpblk_t i;
1880         int max;
1881
1882         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1883
1884         /* find first stripe-aligned block in group */
1885         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1886
1887         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1888         do_div(a, sbi->s_stripe);
1889         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1890
1891         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1892                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1893                         max = mb_find_extent(e4b, 0, i, sbi->s_stripe, &ex);
1894                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1895                                 ac->ac_found++;
1896                                 ac->ac_b_ex = ex;
1897                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1898                                 break;
1899                         }
1900                 }
1901                 i += sbi->s_stripe;
1902         }
1903 }
1904
1905 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1906 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1907                                 ext4_group_t group, int cr)
1908 {
1909         unsigned free, fragments;
1910         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1911         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1912
1913         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1914
1915         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1916         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1917                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1918                 if (ret)
1919                         return 0;
1920         }
1921
1922         free = grp->bb_free;
1923         fragments = grp->bb_fragments;
1924         if (free == 0)
1925                 return 0;
1926         if (fragments == 0)
1927                 return 0;
1928
1929         switch (cr) {
1930         case 0:
1931                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
1932
1933                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
1934                         return 0;
1935
1936                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1937                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1938                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1939                     ((group % flex_size) == 0))
1940                         return 0;
1941
1942                 return 1;
1943         case 1:
1944                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1945                         return 1;
1946                 break;
1947         case 2:
1948                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1949                         return 1;
1950                 break;
1951         case 3:
1952                 return 1;
1953         default:
1954                 BUG();
1955         }
1956
1957         return 0;
1958 }
1959
1960 static noinline_for_stack int
1961 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
1962 {
1963         ext4_group_t ngroups, group, i;
1964         int cr;
1965         int err = 0;
1966         struct ext4_sb_info *sbi;
1967         struct super_block *sb;
1968         struct ext4_buddy e4b;
1969
1970         sb = ac->ac_sb;
1971         sbi = EXT4_SB(sb);
1972         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1973         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
1974         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
1975                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
1976
1977         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1978
1979         /* first, try the goal */
1980         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
1981         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1982                 goto out;
1983
1984         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
1985                 goto out;
1986
1987         /*
1988          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
1989          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
1990          * try exact allocation using buddy.
1991          */
1992         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
1993         ac->ac_2order = 0;
1994         /*
1995          * We search using buddy data only if the order of the request
1996          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
1997          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
1998          */
1999         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2000                 /*
2001                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2002                  */
2003                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2004                         ac->ac_2order = i - 1;
2005         }
2006
2007         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2008         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2009                 /* TBD: may be hot point */
2010                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2011                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2012                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2013                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2014         }
2015
2016         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2017         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2018         /*
2019          * cr == 0 try to get exact allocation,
2020          * cr == 3  try to get anything
2021          */
2022 repeat:
2023         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2024                 ac->ac_criteria = cr;
2025                 /*
2026                  * searching for the right group start
2027                  * from the goal value specified
2028                  */
2029                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2030
2031                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2032                         if (group == ngroups)
2033                                 group = 0;
2034
2035                         /* This now checks without needing the buddy page */
2036                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2037                                 continue;
2038
2039                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2040                         if (err)
2041                                 goto out;
2042
2043                         ext4_lock_group(sb, group);
2044
2045                         /*
2046                          * We need to check again after locking the
2047                          * block group
2048                          */
2049                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2050                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2051                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2052                                 continue;
2053                         }
2054
2055                         ac->ac_groups_scanned++;
2056                         if (cr == 0)
2057                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2058                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2059                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2060                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2061                         else
2062                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2063
2064                         ext4_unlock_group(sb, group);
2065                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2066
2067                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2068                                 break;
2069                 }
2070         }
2071
2072         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2073             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2074                 /*
2075                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2076                  * the best chunk we've found so far
2077                  */
2078
2079                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2080                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2081                         /*
2082                          * Someone more lucky has already allocated it.
2083                          * The only thing we can do is just take first
2084                          * found block(s)
2085                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2086                          */
2087                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2088                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2089                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2090                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2091                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2092                         cr = 3;
2093                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2094                         goto repeat;
2095                 }
2096         }
2097 out:
2098         return err;
2099 }
2100
2101 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2102 {
2103         struct super_block *sb = seq->private;
2104         ext4_group_t group;
2105
2106         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2107                 return NULL;
2108         group = *pos + 1;
2109         return (void *) ((unsigned long) group);
2110 }
2111
2112 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2113 {
2114         struct super_block *sb = seq->private;
2115         ext4_group_t group;
2116
2117         ++*pos;
2118         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2119                 return NULL;
2120         group = *pos + 1;
2121         return (void *) ((unsigned long) group);
2122 }
2123
2124 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2125 {
2126         struct super_block *sb = seq->private;
2127         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2128         int i;
2129         int err;
2130         struct ext4_buddy e4b;
2131         struct sg {
2132                 struct ext4_group_info info;
2133                 ext4_grpblk_t counters[16];
2134         } sg;
2135
2136         group--;
2137         if (group == 0)
2138                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2139                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2140                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2141                            "group", "free", "frags", "first",
2142                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2143                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2144
2145         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2146                 sizeof(struct ext4_group_info);
2147         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2148         if (err) {
2149                 seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2150                 return 0;
2151         }
2152         ext4_lock_group(sb, group);
2153         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2154         ext4_unlock_group(sb, group);
2155         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2156
2157         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2158                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2159         for (i = 0; i <= 13; i++)
2160                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2161                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2162         seq_printf(seq, " ]\n");
2163
2164         return 0;
2165 }
2166
2167 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2168 {
2169 }
2170
2171 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2172         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2173         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2174         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2175         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2176 };
2177
2178 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2179 {
2180         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2181         int rc;
2182
2183         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2184         if (rc == 0) {
2185                 struct seq_file *m = file->private_data;
2186                 m->private = sb;
2187         }
2188         return rc;
2189
2190 }
2191
2192 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2193         .owner          = THIS_MODULE,
2194         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2195         .read           = seq_read,
2196         .llseek         = seq_lseek,
2197         .release        = seq_release,
2198 };
2199
2200 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2201 {
2202         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2203         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2204
2205         BUG_ON(!cachep);
2206         return cachep;
2207 }
2208
2209 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2210 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2211                           struct ext4_group_desc *desc)
2212 {
2213         int i;
2214         int metalen = 0;
2215         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2216         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2217         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2218
2219         /*
2220          * First check if this group is the first of a reserved block.
2221          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2222          * to ext4_group_info structures
2223          */
2224         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2225                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2226                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2227                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2228                 if (meta_group_info == NULL) {
2229                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "EXT4-fs: can't allocate mem "
2230                                  "for a buddy group");
2231                         goto exit_meta_group_info;
2232                 }
2233                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2234                         meta_group_info;
2235         }
2236
2237         meta_group_info =
2238                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2239         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2240
2241         meta_group_info[i] = kmem_cache_alloc(cachep, GFP_KERNEL);
2242         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2243                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "EXT4-fs: can't allocate buddy mem");
2244                 goto exit_group_info;
2245         }
2246         memset(meta_group_info[i], 0, kmem_cache_size(cachep));
2247         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2248                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2249
2250         /*
2251          * initialize bb_free to be able to skip
2252          * empty groups without initialization
2253          */
2254         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2255                 meta_group_info[i]->bb_free =
2256                         ext4_free_blocks_after_init(sb, group, desc);
2257         } else {
2258                 meta_group_info[i]->bb_free =
2259                         ext4_free_blks_count(sb, desc);
2260         }
2261
2262         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2263         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2264         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2265         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2266
2267 #ifdef DOUBLE_CHECK
2268         {
2269                 struct buffer_head *bh;
2270                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2271                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2272                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2273                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2274                 BUG_ON(bh == NULL);
2275                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2276                         sb->s_blocksize);
2277                 put_bh(bh);
2278         }
2279 #endif
2280
2281         return 0;
2282
2283 exit_group_info:
2284         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2285         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2286                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2287                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2288         }
2289 exit_meta_group_info:
2290         return -ENOMEM;
2291 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2292
2293 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2294 {
2295         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2296         ext4_group_t i;
2297         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2298         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
2299         int num_meta_group_infos;
2300         int num_meta_group_infos_max;
2301         int array_size;
2302         struct ext4_group_desc *desc;
2303         struct kmem_cache *cachep;
2304
2305         /* This is the number of blocks used by GDT */
2306         num_meta_group_infos = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) -
2307                                 1) >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2308
2309         /*
2310          * This is the total number of blocks used by GDT including
2311          * the number of reserved blocks for GDT.
2312          * The s_group_info array is allocated with this value
2313          * to allow a clean online resize without a complex
2314          * manipulation of pointer.
2315          * The drawback is the unused memory when no resize
2316          * occurs but it's very low in terms of pages
2317          * (see comments below)
2318          * Need to handle this properly when META_BG resizing is allowed
2319          */
2320         num_meta_group_infos_max = num_meta_group_infos +
2321                                 le16_to_cpu(es->s_reserved_gdt_blocks);
2322
2323         /*
2324          * array_size is the size of s_group_info array. We round it
2325          * to the next power of two because this approximation is done
2326          * internally by kmalloc so we can have some more memory
2327          * for free here (e.g. may be used for META_BG resize).
2328          */
2329         array_size = 1;
2330         while (array_size < sizeof(*sbi->s_group_info) *
2331                num_meta_group_infos_max)
2332                 array_size = array_size << 1;
2333         /* An 8TB filesystem with 64-bit pointers requires a 4096 byte
2334          * kmalloc. A 128kb malloc should suffice for a 256TB filesystem.
2335          * So a two level scheme suffices for now. */
2336         sbi->s_group_info = ext4_kvzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
2337         if (sbi->s_group_info == NULL) {
2338                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2339                 return -ENOMEM;
2340         }
2341         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2342         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2343                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2344                 goto err_freesgi;
2345         }
2346         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2347          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2348          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2349          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2350         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2351         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2352         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2353                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2354                 if (desc == NULL) {
2355                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2356                         goto err_freebuddy;
2357                 }
2358                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2359                         goto err_freebuddy;
2360         }
2361
2362         return 0;
2363
2364 err_freebuddy:
2365         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2366         while (i-- > 0)
2367                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2368         i = num_meta_group_infos;
2369         while (i-- > 0)
2370                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2371         iput(sbi->s_buddy_cache);
2372 err_freesgi:
2373         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2374         return -ENOMEM;
2375 }
2376
2377 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2378 {
2379         int i;
2380
2381         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2382                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2383                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2384                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2385         }
2386 }
2387
2388 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2389 {
2390         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2391         int slab_size;
2392         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2393         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2394         struct kmem_cache *cachep;
2395
2396         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2397                 return -EINVAL;
2398
2399         if (unlikely(cache_index < 0))
2400                 cache_index = 0;
2401
2402         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2403         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2404                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2405                 return 0;       /* Already created */
2406         }
2407
2408         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2409                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2410
2411         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2412                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2413                                         NULL);
2414
2415         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2416
2417         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2418         if (!cachep) {
2419                 printk(KERN_EMERG
2420                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2421                 return -ENOMEM;
2422         }
2423
2424         return 0;
2425 }
2426
2427 int ext4_mb_init(struct super_block *sb, int needs_recovery)
2428 {
2429         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2430         unsigned i, j;
2431         unsigned offset;
2432         unsigned max;
2433         int ret;
2434
2435         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2436
2437         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2438         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2439                 ret = -ENOMEM;
2440                 goto out;
2441         }
2442
2443         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2444         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2445         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2446                 ret = -ENOMEM;
2447                 goto out;
2448         }
2449
2450         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2451         if (ret < 0)
2452                 goto out;
2453
2454         /* order 0 is regular bitmap */
2455         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2456         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2457
2458         i = 1;
2459         offset = 0;
2460         max = sb->s_blocksize << 2;
2461         do {
2462                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2463                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2464                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2465                 max = max >> 1;
2466                 i++;
2467         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2468
2469         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2470         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2471
2472         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2473         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2474         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2475         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2476         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2477         /*
2478          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2479          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2480          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2481          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2482          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2483          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2484          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2485          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2486          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2487          * which seems reasonable as a default.
2488          */
2489         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2490                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2491         /*
2492          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2493          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2494          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2495          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2496          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2497          * the stripes.
2498          */
2499         if (sbi->s_stripe > 1) {
2500                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2501                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2502         }
2503
2504         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2505         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2506                 ret = -ENOMEM;
2507                 goto out;
2508         }
2509         for_each_possible_cpu(i) {
2510                 struct ext4_locality_group *lg;
2511                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2512                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2513                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2514                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2515                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2516         }
2517
2518         /* init file for buddy data */
2519         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2520         if (ret != 0) {
2521                 goto out;
2522         }
2523
2524         if (sbi->s_proc)
2525                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2526                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2527
2528         if (sbi->s_journal)
2529                 sbi->s_journal->j_commit_callback = release_blocks_on_commit;
2530 out:
2531         if (ret) {
2532                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2533                 kfree(sbi->s_mb_maxs);
2534         }
2535         return ret;
2536 }
2537
2538 /* need to called with the ext4 group lock held */
2539 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2540 {
2541         struct ext4_prealloc_space *pa;
2542         struct list_head *cur, *tmp;
2543         int count = 0;
2544
2545         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2546                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2547                 list_del(&pa->pa_group_list);
2548                 count++;
2549                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2550         }
2551         if (count)
2552                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2553
2554 }
2555
2556 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2557 {
2558         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2559         ext4_group_t i;
2560         int num_meta_group_infos;
2561         struct ext4_group_info *grinfo;
2562         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2563         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2564
2565         if (sbi->s_group_info) {
2566                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2567                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2568 #ifdef DOUBLE_CHECK
2569                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2570 #endif
2571                         ext4_lock_group(sb, i);
2572                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2573                         ext4_unlock_group(sb, i);
2574                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2575                 }
2576                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2577                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2578                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2579                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2580                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2581                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2582         }
2583         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2584         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2585         if (sbi->s_buddy_cache)
2586                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2587         if (sbi->s_mb_stats) {
2588                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2589                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2590                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2591                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2592                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2593                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2594                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2595                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2596                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2597                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2598                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2599                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2600                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2601                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2602                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2603                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2604                                 sbi->s_mb_generation_time);
2605                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2606                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2607                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2608                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2609         }
2610
2611         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2612         if (sbi->s_proc)
2613                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2614
2615         return 0;
2616 }
2617
2618 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2619                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2620 {
2621         ext4_fsblk_t discard_block;
2622
2623         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2624                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2625         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2626         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2627                         (unsigned long long) discard_block, count);
2628         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2629 }
2630
2631 /*
2632  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2633  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2634  */
2635 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn)
2636 {
2637         struct super_block *sb = journal->j_private;
2638         struct ext4_buddy e4b;
2639         struct ext4_group_info *db;
2640         int err, count = 0, count2 = 0;
2641         struct ext4_free_data *entry;
2642         struct list_head *l, *ltmp;
2643
2644         list_for_each_safe(l, ltmp, &txn->t_private_list) {
2645                 entry = list_entry(l, struct ext4_free_data, list);
2646
2647                 mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2648                          entry->count, entry->group, entry);
2649
2650                 if (test_opt(sb, DISCARD))
2651                         ext4_issue_discard(sb, entry->group,
2652                                            entry->start_cluster, entry->count);
2653
2654                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->group, &e4b);
2655                 /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2656                 BUG_ON(err != 0);
2657
2658                 db = e4b.bd_info;
2659                 /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2660                 count += entry->count;
2661                 count2++;
2662                 ext4_lock_group(sb, entry->group);
2663                 /* Take it out of per group rb tree */
2664                 rb_erase(&entry->node, &(db->bb_free_root));
2665                 mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->start_cluster, entry->count);
2666
2667                 /*
2668                  * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2669                  * ext4_trim_fs can trim it.
2670                  * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2671                  * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2672                  */
2673                 if (!test_opt(sb, DISCARD))
2674                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2675
2676                 if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2677                         /* No more items in the per group rb tree
2678                          * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2679                          */
2680                         page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2681                         page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2682                 }
2683                 ext4_unlock_group(sb, entry->group);
2684                 kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
2685                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2686         }
2687
2688         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2689 }
2690
2691 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2692 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2693
2694 static struct dentry *debugfs_dir;
2695 static struct dentry *debugfs_debug;
2696
2697 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2698 {
2699         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2700         if (debugfs_dir)
2701                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2702                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2703                                                   debugfs_dir,
2704                                                   &mb_enable_debug);
2705 }
2706
2707 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2708 {
2709         debugfs_remove(debugfs_debug);
2710         debugfs_remove(debugfs_dir);
2711 }
2712
2713 #else
2714
2715 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2716 {
2717 }
2718
2719 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2720 {
2721 }
2722
2723 #endif
2724
2725 int __init ext4_init_mballoc(void)
2726 {
2727         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2728                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2729         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2730                 return -ENOMEM;
2731
2732         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2733                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2734         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2735                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2736                 return -ENOMEM;
2737         }
2738
2739         ext4_free_ext_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2740                                           SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2741         if (ext4_free_ext_cachep == NULL) {
2742                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2743                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2744                 return -ENOMEM;
2745         }
2746         ext4_create_debugfs_entry();
2747         return 0;
2748 }
2749
2750 void ext4_exit_mballoc(void)
2751 {
2752         /*
2753          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2754          * before destroying the slab cache.
2755          */
2756         rcu_barrier();
2757         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2758         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2759         kmem_cache_destroy(ext4_free_ext_cachep);
2760         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2761         ext4_remove_debugfs_entry();
2762 }
2763
2764
2765 /*
2766  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2767  * Returns 0 if success or error code
2768  */
2769 static noinline_for_stack int
2770 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2771                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2772 {
2773         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2774         struct ext4_group_desc *gdp;
2775         struct buffer_head *gdp_bh;
2776         struct ext4_sb_info *sbi;
2777         struct super_block *sb;
2778         ext4_fsblk_t block;
2779         int err, len;
2780
2781         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2782         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2783
2784         sb = ac->ac_sb;
2785         sbi = EXT4_SB(sb);
2786
2787         err = -EIO;
2788         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2789         if (!bitmap_bh)
2790                 goto out_err;
2791
2792         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2793         if (err)
2794                 goto out_err;
2795
2796         err = -EIO;
2797         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2798         if (!gdp)
2799                 goto out_err;
2800
2801         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2802                         ext4_free_blks_count(sb, gdp));
2803
2804         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2805         if (err)
2806                 goto out_err;
2807
2808         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2809
2810         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2811         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2812                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2813                            "fs metadata\n", block, block+len);
2814                 /* File system mounted not to panic on error
2815                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2816                  * We leak some of the blocks here.
2817                  */
2818                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2819                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2820                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2821                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2822                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2823                 if (!err)
2824                         err = -EAGAIN;
2825                 goto out_err;
2826         }
2827
2828         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2829 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2830         {
2831                 int i;
2832                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2833                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2834                                                 bitmap_bh->b_data));
2835                 }
2836         }
2837 #endif
2838         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2839                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2840         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2841                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2842                 ext4_free_blks_set(sb, gdp,
2843                                         ext4_free_blocks_after_init(sb,
2844                                         ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2845         }
2846         len = ext4_free_blks_count(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2847         ext4_free_blks_set(sb, gdp, len);
2848         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2849
2850         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2851         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2852         /*
2853          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2854          */
2855         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2856                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2857                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2858                                    reserv_clstrs);
2859
2860         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2861                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2862                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2863                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2864                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2865         }
2866
2867         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2868         if (err)
2869                 goto out_err;
2870         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2871
2872 out_err:
2873         ext4_mark_super_dirty(sb);
2874         brelse(bitmap_bh);
2875         return err;
2876 }
2877
2878 /*
2879  * here we normalize request for locality group
2880  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2881  * s_strip if we set the same via mount option.
2882  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2883  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2884  *
2885  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2886  */
2887 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2888 {
2889         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2890         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2891
2892         BUG_ON(lg == NULL);
2893         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2894         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2895                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2896 }
2897
2898 /*
2899  * Normalization means making request better in terms of
2900  * size and alignment
2901  */
2902 static noinline_for_stack void
2903 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2904                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2905 {
2906         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2907         int bsbits, max;
2908         ext4_lblk_t end;
2909         loff_t size, orig_size, start_off;
2910         ext4_lblk_t start;
2911         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2912         struct ext4_prealloc_space *pa;
2913
2914         /* do normalize only data requests, metadata requests
2915            do not need preallocation */
2916         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2917                 return;
2918
2919         /* sometime caller may want exact blocks */
2920         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2921                 return;
2922
2923         /* caller may indicate that preallocation isn't
2924          * required (it's a tail, for example) */
2925         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2926                 return;
2927
2928         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2929                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2930                 return ;
2931         }
2932
2933         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2934
2935         /* first, let's learn actual file size
2936          * given current request is allocated */
2937         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
2938         size = size << bsbits;
2939         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2940                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2941         orig_size = size;
2942
2943         /* max size of free chunks */
2944         max = 2 << bsbits;
2945
2946 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2947                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2948
2949         /* first, try to predict filesize */
2950         /* XXX: should this table be tunable? */
2951         start_off = 0;
2952         if (size <= 16 * 1024) {
2953                 size = 16 * 1024;
2954         } else if (size <= 32 * 1024) {
2955                 size = 32 * 1024;
2956         } else if (size <= 64 * 1024) {
2957                 size = 64 * 1024;
2958         } else if (size <= 128 * 1024) {
2959                 size = 128 * 1024;
2960         } else if (size <= 256 * 1024) {
2961                 size = 256 * 1024;
2962         } else if (size <= 512 * 1024) {
2963                 size = 512 * 1024;
2964         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2965                 size = 1024 * 1024;
2966         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2967                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2968                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2969                 size = 2 * 1024 * 1024;
2970         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2971                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2972                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2973                 size = 4 * 1024 * 1024;
2974         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2975                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2976                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2977                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2978                 size = 8 * 1024 * 1024;
2979         } else {
2980                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2981                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2982         }
2983         size = size >> bsbits;
2984         start = start_off >> bsbits;
2985
2986         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
2987         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
2988                 size -= ar->lleft + 1 - start;
2989                 start = ar->lleft + 1;
2990         }
2991         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
2992                 size -= start + size - ar->lright;
2993
2994         end = start + size;
2995
2996         /* check we don't cross already preallocated blocks */
2997         rcu_read_lock();
2998         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2999                 ext4_lblk_t pa_end;
3000
3001                 if (pa->pa_deleted)
3002                         continue;
3003                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3004                 if (pa->pa_deleted) {
3005                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3006                         continue;
3007                 }
3008
3009                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3010                                                   pa->pa_len);
3011
3012                 /* PA must not overlap original request */
3013                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3014                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3015
3016                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3017                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3018                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3019                         continue;
3020                 }
3021                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3022
3023                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3024                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3025                         BUG_ON(pa_end < start);
3026                         start = pa_end;
3027                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3028                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3029                         end = pa->pa_lstart;
3030                 }
3031                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3032         }
3033         rcu_read_unlock();
3034         size = end - start;
3035
3036         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3037         rcu_read_lock();
3038         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3039                 ext4_lblk_t pa_end;
3040
3041                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3042                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3043                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3044                                                           pa->pa_len);
3045                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3046                 }
3047                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3048         }
3049         rcu_read_unlock();
3050
3051         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3052                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3053                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3054                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3055                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3056                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3057         }
3058         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3059                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3060         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3061
3062         /* now prepare goal request */
3063
3064         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3065          * placement or satisfy big request as is */
3066         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3067         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3068
3069         /* define goal start in order to merge */
3070         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3071                 /* merge to the right */
3072                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3073                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3074                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3075                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3076         }
3077         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3078                 /* merge to the left */
3079                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3080                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3081                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3082                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3083         }
3084
3085         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3086                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3087 }
3088
3089 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3090 {
3091         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3092
3093         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3094                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3095                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3096                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3097                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3098                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3099                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3100                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3101                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3102                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3103                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3104         }
3105
3106         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3107                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3108         else
3109                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3110 }
3111
3112 /*
3113  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3114  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3115  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3116  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3117  */
3118 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3119 {
3120         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3121         int len;
3122
3123         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
3124                 len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3125                 pa->pa_free += len;
3126         }
3127
3128 }
3129
3130 /*
3131  * use blocks preallocated to inode
3132  */
3133 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3134                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3135 {
3136         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3137         ext4_fsblk_t start;
3138         ext4_fsblk_t end;
3139         int len;
3140
3141         /* found preallocated blocks, use them */
3142         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3143         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3144                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3145         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3146         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3147                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3148         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3149         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3150         ac->ac_pa = pa;
3151
3152         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3153         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3154         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3155         pa->pa_free -= len;
3156
3157         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3158 }
3159
3160 /*
3161  * use blocks preallocated to locality group
3162  */
3163 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3164                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3165 {
3166         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3167
3168         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3169                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3170                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3171         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3172         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3173         ac->ac_pa = pa;
3174
3175         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3176          * possible race when the group is being loaded concurrently
3177          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3178          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3179          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3180          */
3181         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3182 }
3183
3184 /*
3185  * Return the prealloc space that have minimal distance
3186  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3187  * space that is having currently known minimal distance
3188  * from the goal block.
3189  */
3190 static struct ext4_prealloc_space *
3191 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3192                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3193                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3194 {
3195         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3196
3197         if (cpa == NULL) {
3198                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3199                 return pa;
3200         }
3201         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3202         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3203
3204         if (cur_distance <= new_distance)
3205                 return cpa;
3206
3207         /* drop the previous reference */
3208         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3209         atomic_inc(&pa->pa_count);
3210         return pa;
3211 }
3212
3213 /*
3214  * search goal blocks in preallocated space
3215  */
3216 static noinline_for_stack int
3217 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3218 {
3219         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3220         int order, i;
3221         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3222         struct ext4_locality_group *lg;
3223         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3224         ext4_fsblk_t goal_block;
3225
3226         /* only data can be preallocated */
3227         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3228                 return 0;
3229
3230         /* first, try per-file preallocation */
3231         rcu_read_lock();
3232         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3233
3234                 /* all fields in this condition don't change,
3235                  * so we can skip locking for them */
3236                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3237                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3238                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3239                         continue;
3240
3241                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3242                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3243                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3244                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3245                         continue;
3246
3247                 /* found preallocated blocks, use them */
3248                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3249                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3250                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3251                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3252                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3253                         ac->ac_criteria = 10;
3254                         rcu_read_unlock();
3255                         return 1;
3256                 }
3257                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3258         }
3259         rcu_read_unlock();
3260
3261         /* can we use group allocation? */
3262         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3263                 return 0;
3264
3265         /* inode may have no locality group for some reason */
3266         lg = ac->ac_lg;
3267         if (lg == NULL)
3268                 return 0;
3269         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3270         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3271                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3272                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3273
3274         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3275         /*
3276          * search for the prealloc space that is having
3277          * minimal distance from the goal block.
3278          */
3279         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3280                 rcu_read_lock();
3281                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3282                                         pa_inode_list) {
3283                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3284                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3285                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3286
3287                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3288                                                                 pa, cpa);
3289                         }
3290                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3291                 }
3292                 rcu_read_unlock();
3293         }
3294         if (cpa) {
3295                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3296                 ac->ac_criteria = 20;
3297                 return 1;
3298         }
3299         return 0;
3300 }
3301
3302 /*
3303  * the function goes through all block freed in the group
3304  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3305  * buddy must be generated from this bitmap
3306  * Need to be called with the ext4 group lock held
3307  */
3308 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3309                                                 ext4_group_t group)
3310 {
3311         struct rb_node *n;
3312         struct ext4_group_info *grp;
3313         struct ext4_free_data *entry;
3314
3315         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3316         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3317
3318         while (n) {
3319                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, node);
3320                 ext4_set_bits(bitmap, entry->start_cluster, entry->count);
3321                 n = rb_next(n);
3322         }
3323         return;
3324 }
3325
3326 /*
3327  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3328  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3329  * Need to be called with ext4 group lock held
3330  */
3331 static noinline_for_stack
3332 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3333                                         ext4_group_t group)
3334 {
3335         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3336         struct ext4_prealloc_space *pa;
3337         struct list_head *cur;
3338         ext4_group_t groupnr;
3339         ext4_grpblk_t start;
3340         int preallocated = 0;
3341         int count = 0;
3342         int len;
3343
3344         /* all form of preallocation discards first load group,
3345          * so the only competing code is preallocation use.
3346          * we don't need any locking here
3347          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3348          * otherwise we could leave used blocks available for
3349          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3350          * is dropping preallocation
3351          */
3352         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3353                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3354                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3355                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3356                                              &groupnr, &start);
3357                 len = pa->pa_len;
3358                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3359                 if (unlikely(len == 0))
3360                         continue;
3361                 BUG_ON(groupnr != group);
3362                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3363                 preallocated += len;
3364                 count++;
3365         }
3366         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3367 }
3368
3369 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3370 {
3371         struct ext4_prealloc_space *pa;
3372         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3373         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3374 }
3375
3376 /*
3377  * drops a reference to preallocated space descriptor
3378  * if this was the last reference and the space is consumed
3379  */
3380 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3381                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3382 {
3383         ext4_group_t grp;
3384         ext4_fsblk_t grp_blk;
3385
3386         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3387                 return;
3388
3389         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3390         spin_lock(&pa->pa_lock);
3391         if (pa->pa_deleted == 1) {
3392                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3393                 return;
3394         }
3395
3396         pa->pa_deleted = 1;
3397         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3398
3399         grp_blk = pa->pa_pstart;
3400         /*
3401          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3402          * next group when pa is used up
3403          */
3404         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3405                 grp_blk--;
3406
3407         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3408
3409         /*
3410          * possible race:
3411          *
3412          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3413          *                                      find block B in PA
3414          *  copy on-disk bitmap to buddy
3415          *                                      mark B in on-disk bitmap
3416          *                                      drop PA from group
3417          *  mark all PAs in buddy
3418          *
3419          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3420          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3421          * against that pair
3422          */
3423         ext4_lock_group(sb, grp);
3424         list_del(&pa->pa_group_list);
3425         ext4_unlock_group(sb, grp);
3426
3427         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3428         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3429         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3430
3431         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3432 }
3433
3434 /*
3435  * creates new preallocated space for given inode
3436  */
3437 static noinline_for_stack int
3438 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3439 {
3440         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3441         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3442         struct ext4_prealloc_space *pa;
3443         struct ext4_group_info *grp;
3444         struct ext4_inode_info *ei;
3445
3446         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3447         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3448         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3449         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3450
3451         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3452         if (pa == NULL)
3453                 return -ENOMEM;
3454
3455         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3456                 int winl;
3457                 int wins;
3458                 int win;
3459                 int offs;
3460
3461                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3462                  * so, found space must get proper lstart
3463                  * to cover original request */
3464                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3465                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3466
3467                 /* we're limited by original request in that
3468                  * logical block must be covered any way
3469                  * winl is window we can move our chunk within */
3470                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3471
3472                 /* also, we should cover whole original request */
3473                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3474
3475                 /* the smallest one defines real window */
3476                 win = min(winl, wins);
3477
3478                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3479                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3480                 if (offs && offs < win)
3481                         win = offs;
3482
3483                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3484                         EXT4_B2C(sbi, win);
3485                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3486                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3487         }
3488
3489         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3490          * allocated blocks for history */
3491         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3492
3493         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3494         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3495         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3496         pa->pa_free = pa->pa_len;
3497         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3498         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3499         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3500         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3501         pa->pa_deleted = 0;
3502         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3503
3504         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3505                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3506         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3507
3508         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3509         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3510
3511         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3512         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3513
3514         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3515         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3516
3517         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3518         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3519         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3520
3521         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3522         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3523         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3524
3525         return 0;
3526 }
3527
3528 /*
3529  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3530  */
3531 static noinline_for_stack int
3532 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3533 {
3534         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3535         struct ext4_locality_group *lg;
3536         struct ext4_prealloc_space *pa;
3537         struct ext4_group_info *grp;
3538
3539         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3540         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3541         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3542         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3543
3544         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3545         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3546         if (pa == NULL)
3547                 return -ENOMEM;
3548
3549         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3550          * allocated blocks for history */
3551         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3552
3553         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3554         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3555         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3556         pa->pa_free = pa->pa_len;
3557         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3558         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3559         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3560         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3561         pa->pa_deleted = 0;
3562         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3563
3564         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3565                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3566         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3567
3568         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3569         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3570
3571         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3572         lg = ac->ac_lg;
3573         BUG_ON(lg == NULL);
3574
3575         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3576         pa->pa_inode = NULL;
3577
3578         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3579         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3580         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3581
3582         /*
3583          * We will later add the new pa to the right bucket
3584          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3585          */
3586         return 0;
3587 }
3588
3589 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3590 {
3591         int err;
3592
3593         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3594                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3595         else
3596                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3597         return err;
3598 }
3599
3600 /*
3601  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3602  * in-core bitmap and buddy.
3603  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3604  * nobody else can find/use it.
3605  * the caller MUST hold group/inode locks.
3606  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3607  */
3608 static noinline_for_stack int
3609 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3610                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3611 {
3612         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3613         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3614         unsigned int end;
3615         unsigned int next;
3616         ext4_group_t group;
3617         ext4_grpblk_t bit;
3618         unsigned long long grp_blk_start;
3619         int err = 0;
3620         int free = 0;
3621
3622         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3623         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3624         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3625         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3626         end = bit + pa->pa_len;
3627
3628         while (bit < end) {
3629                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3630                 if (bit >= end)
3631                         break;
3632                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3633                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3634                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3635                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3636                 free += next - bit;
3637
3638                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3639                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3640                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3641                                                next - bit);
3642                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3643                 bit = next + 1;
3644         }
3645         if (free != pa->pa_free) {
3646                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3647                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
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(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_CLUSTERS_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                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3839                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3840                         WARN_ON(1);
3841                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3842                         goto repeat;
3843
3844                 }
3845                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3846                         pa->pa_deleted = 1;
3847                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3848                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3849                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3850                         continue;
3851                 }
3852
3853                 /* someone is deleting pa right now */
3854                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3855                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3856
3857                 /* we have to wait here because pa_deleted
3858                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3859                  * the list. as we might be called from
3860                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3861                  * and concurrent thread which is unlinking
3862                  * pa from inode's list may access already
3863                  * freed memory, bad-bad-bad */
3864
3865                 /* XXX: if this happens too often, we can
3866                  * add a flag to force wait only in case
3867                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3868                  * regular truncate */
3869                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3870                 goto repeat;
3871         }
3872         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3873
3874         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3875                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3876                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3877
3878                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3879                 if (err) {
3880                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3881                                         group);
3882                         continue;
3883                 }
3884
3885                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3886                 if (bitmap_bh == NULL) {
3887                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3888                                         group);
3889                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3890                         continue;
3891                 }
3892
3893                 ext4_lock_group(sb, group);
3894                 list_del(&pa->pa_group_list);
3895                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3896                 ext4_unlock_group(sb, group);
3897
3898                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3899                 put_bh(bitmap_bh);
3900
3901                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3902                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3903         }
3904 }
3905
3906 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3907 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3908 {
3909         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3910         ext4_group_t ngroups, i;
3911
3912         if (!mb_enable_debug ||
3913             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3914                 return;
3915
3916         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "EXT4-fs: Can't allocate:"
3917                         " Allocation context details:");
3918         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "EXT4-fs: status %d flags %d",
3919                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3920         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "EXT4-fs: orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
3921                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3922                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
3923                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3924                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3925                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3926                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3927                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3928                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3929                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3930                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3931                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3932                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3933                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3934                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3935                         (int)ac->ac_criteria);
3936         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "EXT4-fs: %lu scanned, %d found",
3937                  ac->ac_ex_scanned, ac->ac_found);
3938         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "EXT4-fs: groups: ");
3939         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3940         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3941                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3942                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3943                 ext4_grpblk_t start;
3944                 struct list_head *cur;
3945                 ext4_lock_group(sb, i);
3946                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3947                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3948                                         pa_group_list);
3949                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3950                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3951                                                      NULL, &start);
3952                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3953                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3954                                start, pa->pa_len);
3955                 }
3956                 ext4_unlock_group(sb, i);
3957
3958                 if (grp->bb_free == 0)
3959                         continue;
3960                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3961                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3962         }
3963         printk(KERN_ERR "\n");
3964 }
3965 #else
3966 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3967 {
3968         return;
3969 }
3970 #endif
3971
3972 /*
3973  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3974  * file is determined by the current size or the resulting size after
3975  * allocation which ever is larger
3976  *
3977  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3978  */
3979 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3980 {
3981         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3982         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3983         loff_t size, isize;
3984
3985         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3986                 return;
3987
3988         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3989                 return;
3990
3991         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3992         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3993                 >> bsbits;
3994
3995         if ((size == isize) &&
3996             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3997             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3998                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3999                 return;
4000         }
4001
4002         /* don't use group allocation for large files */
4003         size = max(size, isize);
4004         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4005                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4006                 return;
4007         }
4008
4009         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4010         /*
4011          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4012          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4013          * request from multiple CPUs.
4014          */
4015         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4016
4017         /* we're going to use group allocation */
4018         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4019
4020         /* serialize all allocations in the group */
4021         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4022 }
4023
4024 static noinline_for_stack int
4025 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4026                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4027 {
4028         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4029         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4030         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4031         ext4_group_t group;
4032         unsigned int len;
4033         ext4_fsblk_t goal;
4034         ext4_grpblk_t block;
4035
4036         /* we can't allocate > group size */
4037         len = ar->len;
4038
4039         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4040         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 10)
4041                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 10;
4042
4043         /* start searching from the goal */
4044         goal = ar->goal;
4045         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4046                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4047                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4048         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4049
4050         /* set up allocation goals */
4051         memset(ac, 0, sizeof(struct ext4_allocation_context));
4052         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical & ~(sbi->s_cluster_ratio - 1);
4053         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4054         ac->ac_sb = sb;
4055         ac->ac_inode = ar->inode;
4056         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4057         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4058         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4059         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4060         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4061         ac->ac_flags = ar->flags;
4062
4063         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4064          * locality group. this is a policy, actually */
4065         ext4_mb_group_or_file(ac);
4066
4067         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4068                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4069                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4070                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4071                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4072                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4073                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4074         return 0;
4075
4076 }
4077
4078 static noinline_for_stack void
4079 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4080                                         struct ext4_locality_group *lg,
4081                                         int order, int total_entries)
4082 {
4083         ext4_group_t group = 0;
4084         struct ext4_buddy e4b;
4085         struct list_head discard_list;
4086         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4087
4088         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4089
4090         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4091
4092         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4093         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4094                                                 pa_inode_list) {
4095                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4096                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4097                         /*
4098                          * This is the pa that we just used
4099                          * for block allocation. So don't
4100                          * free that
4101                          */
4102                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4103                         continue;
4104                 }
4105                 if (pa->pa_deleted) {
4106                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4107                         continue;
4108                 }
4109                 /* only lg prealloc space */
4110                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4111
4112                 /* seems this one can be freed ... */
4113                 pa->pa_deleted = 1;
4114                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4115
4116                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4117                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4118
4119                 total_entries--;
4120                 if (total_entries <= 5) {
4121                         /*
4122                          * we want to keep only 5 entries
4123                          * allowing it to grow to 8. This
4124                          * mak sure we don't call discard
4125                          * soon for this list.
4126                          */
4127                         break;
4128                 }
4129         }
4130         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4131
4132         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4133
4134                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4135                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4136                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4137                                         group);
4138                         continue;
4139                 }
4140                 ext4_lock_group(sb, group);
4141                 list_del(&pa->pa_group_list);
4142                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4143                 ext4_unlock_group(sb, group);
4144
4145                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4146                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4147                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4148         }
4149 }
4150
4151 /*
4152  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4153  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4154  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4155  *
4156  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4157  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4158  */
4159
4160 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4161 {
4162         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4163         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4164         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4165         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4166
4167         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4168         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4169                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4170                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4171         /* Add the prealloc space to lg */
4172         rcu_read_lock();
4173         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4174                                                 pa_inode_list) {
4175                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4176                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4177                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4178                         continue;
4179                 }
4180                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4181                         /* Add to the tail of the previous entry */
4182                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4183                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4184                         added = 1;
4185                         /*
4186                          * we want to count the total
4187                          * number of entries in the list
4188                          */
4189                 }
4190                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4191                 lg_prealloc_count++;
4192         }
4193         if (!added)
4194                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4195                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4196         rcu_read_unlock();
4197
4198         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4199         if (lg_prealloc_count > 8) {
4200                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4201                                                 order, lg_prealloc_count);
4202                 return;
4203         }
4204         return ;
4205 }
4206
4207 /*
4208  * release all resource we used in allocation
4209  */
4210 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4211 {
4212         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
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 += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4219                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, 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 (pa) {
4226                 /*
4227                  * We want to add the pa to the right bucket.
4228                  * Remove it from the list and while adding
4229                  * make sure the list to which we are adding
4230                  * doesn't grow big.
4231                  */
4232                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4233                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4234                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4235                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4236                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4237                 }
4238                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4239         }
4240         if (ac->ac_bitmap_page)
4241                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4242         if (ac->ac_buddy_page)
4243                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4244         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4245                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4246         ext4_mb_collect_stats(ac);
4247         return 0;
4248 }
4249
4250 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4251 {
4252         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4253         int ret;
4254         int freed = 0;
4255
4256         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4257         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4258                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4259                 freed += ret;
4260                 needed -= ret;
4261         }
4262
4263         return freed;
4264 }
4265
4266 /*
4267  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4268  * it tries to use preallocation first, then falls back
4269  * to usual allocation
4270  */
4271 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4272                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4273 {
4274         int freed;
4275         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4276         struct ext4_sb_info *sbi;
4277         struct super_block *sb;
4278         ext4_fsblk_t block = 0;
4279         unsigned int inquota = 0;
4280         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4281
4282         sb = ar->inode->i_sb;
4283         sbi = EXT4_SB(sb);
4284
4285         trace_ext4_request_blocks(ar);
4286
4287         /*
4288          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4289          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4290          * reserved when data being copied into pagecache.
4291          */
4292         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4293                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4294         else {
4295                 /* Without delayed allocation we need to verify
4296                  * there is enough free blocks to do block allocation
4297                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4298                  */
4299                 while (ar->len &&
4300                         ext4_claim_free_blocks(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4301
4302                         /* let others to free the space */
4303                         yield();
4304                         ar->len = ar->len >> 1;
4305                 }
4306                 if (!ar->len) {
4307                         *errp = -ENOSPC;
4308                         return 0;
4309                 }
4310                 reserv_clstrs = ar->len;
4311                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4312                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4313                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4314                 } else {
4315                         while (ar->len &&
4316                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4317                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4318
4319                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4320                                 ar->len--;
4321                         }
4322                 }
4323                 inquota = ar->len;
4324                 if (ar->len == 0) {
4325                         *errp = -EDQUOT;
4326                         goto out;
4327                 }
4328         }
4329
4330         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4331         if (!ac) {
4332                 ar->len = 0;
4333                 *errp = -ENOMEM;
4334                 goto out;
4335         }
4336
4337         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4338         if (*errp) {
4339                 ar->len = 0;
4340                 goto out;
4341         }
4342
4343         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4344         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4345                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4346                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4347 repeat:
4348                 /* allocate space in core */
4349                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4350                 if (*errp)
4351                         goto errout;
4352
4353                 /* as we've just preallocated more space than
4354                  * user requested orinally, we store allocated
4355                  * space in a special descriptor */
4356                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4357                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4358                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4359         }
4360         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4361                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4362                 if (*errp == -EAGAIN) {
4363                         /*
4364                          * drop the reference that we took
4365                          * in ext4_mb_use_best_found
4366                          */
4367                         ext4_mb_release_context(ac);
4368                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4369                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4370                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4371                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4372                         goto repeat;
4373                 } else if (*errp)
4374                 errout:
4375                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4376                 else {
4377                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4378                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4379                 }
4380         } else {
4381                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4382                 if (freed)
4383                         goto repeat;
4384                 *errp = -ENOSPC;
4385         }
4386
4387         if (*errp) {
4388                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4389                 ar->len = 0;
4390                 ext4_mb_show_ac(ac);
4391         }
4392         ext4_mb_release_context(ac);
4393 out:
4394         if (ac)
4395                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4396         if (inquota && ar->len < inquota)
4397                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4398         if (!ar->len) {
4399                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4400                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4401                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4402                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4403                                                 reserv_clstrs);
4404         }
4405
4406         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4407
4408         return block;
4409 }
4410
4411 /*
4412  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4413  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4414  * AND the blocks are associated with the same group.
4415  */
4416 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4417                         struct ext4_free_data *entry2)
4418 {
4419         if ((entry1->t_tid == entry2->t_tid) &&
4420             (entry1->group == entry2->group) &&
4421             ((entry1->start_cluster + entry1->count) == entry2->start_cluster))
4422                 return 1;
4423         return 0;
4424 }
4425
4426 static noinline_for_stack int
4427 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4428                       struct ext4_free_data *new_entry)
4429 {
4430         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4431         ext4_grpblk_t cluster;
4432         struct ext4_free_data *entry;
4433         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4434         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4435         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4436         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4437         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4438
4439         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4440         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4441         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4442
4443         new_node = &new_entry->node;
4444         cluster = new_entry->start_cluster;
4445
4446         if (!*n) {
4447                 /* first free block exent. We need to
4448                    protect buddy cache from being freed,
4449                  * otherwise we'll refresh it from
4450                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4451                  * blocks */
4452                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4453                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4454         }
4455         while (*n) {
4456                 parent = *n;
4457                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, node);
4458                 if (cluster < entry->start_cluster)
4459                         n = &(*n)->rb_left;
4460                 else if (cluster >= (entry->start_cluster + entry->count))
4461                         n = &(*n)->rb_right;
4462                 else {
4463                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4464                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4465                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4466                                 "Block already on to-be-freed list");
4467                         return 0;
4468                 }
4469         }
4470
4471         rb_link_node(new_node, parent, n);
4472         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4473
4474         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4475         node = rb_prev(new_node);
4476         if (node) {
4477                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4478                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4479                         new_entry->start_cluster = entry->start_cluster;
4480                         new_entry->count += entry->count;
4481                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4482                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4483                         list_del(&entry->list);
4484                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4485                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4486                 }
4487         }
4488
4489         node = rb_next(new_node);
4490         if (node) {
4491                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4492                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4493                         new_entry->count += entry->count;
4494                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4495                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4496                         list_del(&entry->list);
4497                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4498                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4499                 }
4500         }
4501         /* Add the extent to transaction's private list */
4502         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4503         list_add(&new_entry->list, &handle->h_transaction->t_private_list);
4504         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4505         return 0;
4506 }
4507
4508 /**
4509  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4510  * @handle:             handle for this transaction
4511  * @inode:              inode
4512  * @block:              start physical block to free
4513  * @count:              number of blocks to count
4514  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4515  */
4516 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4517                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4518                       unsigned long count, int flags)
4519 {
4520         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4521         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4522         struct ext4_group_desc *gdp;
4523         unsigned long freed = 0;
4524         unsigned int overflow;
4525         ext4_grpblk_t bit;
4526         struct buffer_head *gd_bh;
4527         ext4_group_t block_group;
4528         struct ext4_sb_info *sbi;
4529         struct ext4_buddy e4b;
4530         unsigned int count_clusters;
4531         int err = 0;
4532         int ret;
4533
4534         if (bh) {
4535                 if (block)
4536                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4537                 else
4538                         block = bh->b_blocknr;
4539         }
4540
4541         sbi = EXT4_SB(sb);
4542         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4543             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4544                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4545                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4546                 goto error_return;
4547         }
4548
4549         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4550         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4551
4552         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4553                 struct buffer_head *tbh = bh;
4554                 int i;
4555
4556                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4557
4558                 for (i = 0; i < count; i++) {
4559                         if (!bh)
4560                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4561                                                         block + i);
4562                         if (unlikely(!tbh))
4563                                 continue;
4564                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4565                                     inode, tbh, block + i);
4566                 }
4567         }
4568
4569         /*
4570          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4571          * after the transaction is committed, which we can do by
4572          * treating the block as metadata, below.  We make an
4573          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4574          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4575          */
4576         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4577                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4578
4579         /*
4580          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4581          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4582          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4583          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4584          * requested to avoid doing so.
4585          */
4586         overflow = block & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4587         if (overflow) {
4588                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4589                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4590                         block += overflow;
4591                         if (count > overflow)
4592                                 count -= overflow;
4593                         else
4594                                 return;
4595                 } else {
4596                         block -= overflow;
4597                         count += overflow;
4598                 }
4599         }
4600         overflow = count & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4601         if (overflow) {
4602                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4603                         if (count > overflow)
4604                                 count -= overflow;
4605                         else
4606                                 return;
4607                 } else
4608                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4609         }
4610
4611 do_more:
4612         overflow = 0;
4613         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4614
4615         /*
4616          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4617          * boundary.
4618          */
4619         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4620                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4621                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4622                 count -= overflow;
4623         }
4624         count_clusters = EXT4_B2C(sbi, count);
4625         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4626         if (!bitmap_bh) {
4627                 err = -EIO;
4628                 goto error_return;
4629         }
4630         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4631         if (!gdp) {
4632                 err = -EIO;
4633                 goto error_return;
4634         }
4635
4636         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4637             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4638             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4639                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4640             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4641                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4642
4643                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4644                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4645                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4646                 goto error_return;
4647         }
4648
4649         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4650         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4651         if (err)
4652                 goto error_return;
4653
4654         /*
4655          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4656          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4657          * using it
4658          */
4659         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4660         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4661         if (err)
4662                 goto error_return;
4663 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4664         {
4665                 int i;
4666                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4667                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4668         }
4669 #endif
4670         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4671
4672         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4673         if (err)
4674                 goto error_return;
4675
4676         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4677                 struct ext4_free_data *new_entry;
4678                 /*
4679                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4680                  * be used until this transaction is committed
4681                  */
4682                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_ext_cachep, GFP_NOFS);
4683                 if (!new_entry) {
4684                         err = -ENOMEM;
4685                         goto error_return;
4686                 }
4687                 new_entry->start_cluster = bit;
4688                 new_entry->group  = block_group;
4689                 new_entry->count = count_clusters;
4690                 new_entry->t_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4691
4692                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4693                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4694                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4695         } else {
4696                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4697                  * with group lock held. generate_buddy look at
4698                  * them with group lock_held
4699                  */
4700                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4701                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4702                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4703         }
4704
4705         ret = ext4_free_blks_count(sb, gdp) + count_clusters;
4706         ext4_free_blks_set(sb, gdp, ret);
4707         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, gdp);
4708         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4709         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4710
4711         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4712                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4713                 atomic_add(count_clusters,
4714                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4715         }
4716
4717         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4718
4719         freed += count;
4720
4721         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4722                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4723
4724         /* We dirtied the bitmap block */
4725         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4726         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4727
4728         /* And the group descriptor block */
4729         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4730         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4731         if (!err)
4732                 err = ret;
4733
4734         if (overflow && !err) {
4735                 block += count;
4736                 count = overflow;
4737                 put_bh(bitmap_bh);
4738                 goto do_more;
4739         }
4740         ext4_mark_super_dirty(sb);
4741 error_return:
4742         brelse(bitmap_bh);
4743         ext4_std_error(sb, err);
4744         return;
4745 }
4746
4747 /**
4748  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4749  * @handle:                     handle to this transaction
4750  * @sb:                         super block
4751  * @block:                      start physcial block to add to the block group
4752  * @count:                      number of blocks to free
4753  *
4754  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4755  */
4756 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4757                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4758 {
4759         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4760         struct buffer_head *gd_bh;
4761         ext4_group_t block_group;
4762         ext4_grpblk_t bit;
4763         unsigned int i;
4764         struct ext4_group_desc *desc;
4765         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4766         struct ext4_buddy e4b;
4767         int err = 0, ret, blk_free_count;
4768         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4769
4770         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4771
4772         if (count == 0)
4773                 return 0;
4774
4775         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4776         /*
4777          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4778          * boundary.
4779          */
4780         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4781                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4782                              block_group);
4783                 err = -EINVAL;
4784                 goto error_return;
4785         }
4786
4787         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4788         if (!bitmap_bh) {
4789                 err = -EIO;
4790                 goto error_return;
4791         }
4792
4793         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4794         if (!desc) {
4795                 err = -EIO;
4796                 goto error_return;
4797         }
4798
4799         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4800             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4801             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4802             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4803                      sbi->s_itb_per_group)) {
4804                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4805                            "Block = %llu, count = %lu",
4806                            block, count);
4807                 err = -EINVAL;
4808                 goto error_return;
4809         }
4810
4811         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4812         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4813         if (err)
4814                 goto error_return;
4815
4816         /*
4817          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4818          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4819          * using it
4820          */
4821         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4822         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4823         if (err)
4824                 goto error_return;
4825
4826         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4827                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4828                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4829                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4830                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4831                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4832                 } else {
4833                         blocks_freed++;
4834                 }
4835         }
4836
4837         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4838         if (err)
4839                 goto error_return;
4840
4841         /*
4842          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4843          * with group lock held. generate_buddy look at
4844          * them with group lock_held
4845          */
4846         ext4_lock_group(sb, block_group);
4847         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4848         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4849         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_blks_count(sb, desc);
4850         ext4_free_blks_set(sb, desc, blk_free_count);
4851         desc->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, desc);
4852         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4853         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4854                            EXT4_B2C(sbi, blocks_freed));
4855
4856         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4857                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4858                 atomic_add(EXT4_B2C(sbi, blocks_freed),
4859                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4860         }
4861
4862         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4863
4864         /* We dirtied the bitmap block */
4865         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4866         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4867
4868         /* And the group descriptor block */
4869         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4870         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4871         if (!err)
4872                 err = ret;
4873
4874 error_return:
4875         brelse(bitmap_bh);
4876         ext4_std_error(sb, err);
4877         return err;
4878 }
4879
4880 /**
4881  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4882  * @sb:         super block for the file system
4883  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
4884  * @count:      number of blocks to TRIM
4885  * @group:      alloc. group we are working with
4886  * @e4b:        ext4 buddy for the group
4887  *
4888  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
4889  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
4890  * be called with under the group lock.
4891  */
4892 static void ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
4893                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
4894 {
4895         struct ext4_free_extent ex;
4896
4897         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
4898
4899         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
4900
4901         ex.fe_start = start;
4902         ex.fe_group = group;
4903         ex.fe_len = count;
4904
4905         /*
4906          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
4907          * being trimmed.
4908          */
4909         mb_mark_used(e4b, &ex);
4910         ext4_unlock_group(sb, group);
4911         ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
4912         ext4_lock_group(sb, group);
4913         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
4914 }
4915
4916 /**
4917  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
4918  * @sb:                 super block for file system
4919  * @group:              group to be trimmed
4920  * @start:              first group block to examine
4921  * @max:                last group block to examine
4922  * @minblocks:          minimum extent block count
4923  *
4924  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
4925  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
4926  * the extent.
4927  *
4928  *
4929  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
4930  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
4931  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
4932  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
4933  */
4934 static ext4_grpblk_t
4935 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
4936                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
4937                    ext4_grpblk_t minblocks)
4938 {
4939         void *bitmap;
4940         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
4941         struct ext4_buddy e4b;
4942         int ret;
4943
4944         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
4945
4946         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4947         if (ret) {
4948                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
4949                                 "information for %u", group);
4950                 return ret;
4951         }
4952         bitmap = e4b.bd_bitmap;
4953
4954         ext4_lock_group(sb, group);
4955         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
4956             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
4957                 goto out;
4958
4959         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
4960                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
4961
4962         while (start < max) {
4963                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, start);
4964                 if (start >= max)
4965                         break;
4966                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max, start);
4967
4968                 if ((next - start) >= minblocks) {
4969                         ext4_trim_extent(sb, start,
4970                                          next - start, group, &e4b);
4971                         count += next - start;
4972                 }
4973                 free_count += next - start;
4974                 start = next + 1;
4975
4976                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4977                         count = -ERESTARTSYS;
4978                         break;
4979                 }
4980
4981                 if (need_resched()) {
4982                         ext4_unlock_group(sb, group);
4983                         cond_resched();
4984                         ext4_lock_group(sb, group);
4985                 }
4986
4987                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
4988                         break;
4989         }
4990
4991         if (!ret)
4992                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
4993 out:
4994         ext4_unlock_group(sb, group);
4995         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4996
4997         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
4998                 count, group);
4999
5000         return count;
5001 }
5002
5003 /**
5004  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5005  * @sb:                 superblock for filesystem
5006  * @range:              fstrim_range structure
5007  *
5008  * start:       First Byte to trim
5009  * len:         number of Bytes to trim from start
5010  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5011  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5012  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5013  * is invoked to trim all free space.
5014  */
5015 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5016 {
5017         struct ext4_group_info *grp;
5018         ext4_group_t first_group, last_group;
5019         ext4_group_t group, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
5020         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5021         uint64_t start, len, minlen, trimmed = 0;
5022         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5023                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5024         int ret = 0;
5025
5026         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5027         len = range->len >> sb->s_blocksize_bits;
5028         minlen = range->minlen >> sb->s_blocksize_bits;
5029
5030         if (unlikely(minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)))
5031                 return -EINVAL;
5032         if (start + len <= first_data_blk)
5033                 goto out;
5034         if (start < first_data_blk) {
5035                 len -= first_data_blk - start;
5036                 start = first_data_blk;
5037         }
5038
5039         /* Determine first and last group to examine based on start and len */
5040         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5041                                      &first_group, &first_cluster);
5042         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) (start + len),
5043                                      &last_group, &last_cluster);
5044         last_group = (last_group > ngroups - 1) ? ngroups - 1 : last_group;
5045         last_cluster = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
5046
5047         if (first_group > last_group)
5048                 return -EINVAL;
5049
5050         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5051                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5052                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5053                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5054                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5055                         if (ret)
5056                                 break;
5057                 }
5058
5059                 /*
5060                  * For all the groups except the last one, last block will
5061                  * always be EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb), so we only need to
5062                  * change it for the last group in which case start +
5063                  * len < EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb).
5064                  */
5065                 if (first_cluster + len < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
5066                         last_cluster = first_cluster + len;
5067                 len -= last_cluster - first_cluster;
5068
5069                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5070                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5071                                                 last_cluster, minlen);
5072                         if (cnt < 0) {
5073                                 ret = cnt;
5074                                 break;
5075                         }
5076                 }
5077                 trimmed += cnt;
5078                 first_cluster = 0;
5079         }
5080         range->len = trimmed * sb->s_blocksize;
5081
5082         if (!ret)
5083                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5084
5085 out:
5086         return ret;
5087 }