Merge branches 'stable/ia64', 'stable/blkfront-cleanup' and 'stable/cleanup' of git...
[pandora-kernel.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
3  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
17  */
18
19
20 /*
21  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
22  */
23
24 #include "mballoc.h"
25 #include <linux/debugfs.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <trace/events/ext4.h>
28
29 /*
30  * MUSTDO:
31  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
32  *   - search for metadata in few groups
33  *
34  * TODO v4:
35  *   - normalization should take into account whether file is still open
36  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
37  *   - don't normalize tails
38  *   - quota
39  *   - reservation for superuser
40  *
41  * TODO v3:
42  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
43  *   - track min/max extents in each group for better group selection
44  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
45  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
46  *   - error handling
47  */
48
49 /*
50  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
51  * near to the goal(block) value specified.
52  *
53  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
54  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
55  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
56  * would have after allocation, or the current file size, which ever
57  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
58  * select to use the group preallocation. The default value of
59  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
60  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
61  * terms of number of blocks.
62  *
63  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
64  * ensure that we have small files closer together on the disk.
65  *
66  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
67  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
68  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
69  * represented as:
70  *
71  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
72  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
73  * pa_len    -> length for this prealloc space
74  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space
75  *
76  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
77  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
78  * space we will consume the particular prealloc space. This make sure that
79  * that the we have contiguous physical blocks representing the file blocks
80  *
81  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
82  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
83  * pa_free.
84  *
85  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
86  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
87  * prealloc space. These are per CPU prealloc list repreasented as
88  *
89  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
90  *
91  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
92  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
93  *
94  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
95  * enough free space (pa_free) withing the prealloc space.
96  *
97  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
98  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
99  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
100  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
101  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
102  * we can access them through the page cache. The information regarding
103  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
104  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
105  * inode as:
106  *
107  *  {                        page                        }
108  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
109  *
110  *
111  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
112  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
113  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
114  * which is blocks_per_page/2
115  *
116  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
117  * away when the filesystem is unmounted.
118  *
119  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
120  * to locate that many free blocks we return with additional information
121  * regarding rest of the contiguous physical block available
122  *
123  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
124  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
125  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
126  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
127  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
128  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
129  * sbi->s_mb_group_prealloc. Default value of s_mb_group_prealloc is
130  * 512 blocks. This can be tuned via
131  * /sys/fs/ext4/<partition/mb_group_prealloc. The value is represented in
132  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
133  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
134  * stripe value (sbi->s_stripe)
135  *
136  * The regular allocator(using the buddy cache) supports few tunables.
137  *
138  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
139  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
140  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
141  *
142  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
143  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
144  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
145  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
146  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
147  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
148  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
149  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
150  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
151  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
152  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
153  * the group specified as the goal value in allocation context via
154  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
155  * can used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
156  * checked.
157  *
158  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
159  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
160  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
161  * subsequent request.
162  */
163
164 /*
165  * mballoc operates on the following data:
166  *  - on-disk bitmap
167  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
168  *  - preallocation descriptors (PAs)
169  *
170  * there are two types of preallocations:
171  *  - inode
172  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
173  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
174  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
175  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
176  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
177  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
178  *    also means that freeing any block within descriptor's range
179  *    must discard all preallocated blocks.
180  *  - locality group
181  *    assigned to specific locality group which does not translate to
182  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
183  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
184  *    it's consumed from the beginning to the end.
185  *
186  * relation between them can be expressed as:
187  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
188  *
189  * this mean blocks mballoc considers used are:
190  *  - allocated blocks (persistent)
191  *  - preallocated blocks (non-persistent)
192  *
193  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
194  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
195  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
196  *
197  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
198  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
199  *
200  * all operations can be expressed as:
201  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
202  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
203  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
204  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
205  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
206  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
207  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
208  *        is used in real operation because we can't know actual used
209  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
210  *
211  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
212  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
213  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
214  * the following knowledge:
215  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
216  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
217  *     nobody can re-allocate that block
218  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
219  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
220  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
221  *     block
222  *
223  * so, now we're building a concurrency table:
224  *  - init buddy vs.
225  *    - new PA
226  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
227  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
228  *    - use inode PA
229  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
230  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
231  *    - discard inode PA
232  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
233  *    - use locality group PA
234  *      again PA-=N must be serialized with init
235  *    - discard locality group PA
236  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
237  *  - new PA vs.
238  *    - use inode PA
239  *      i_data_sem serializes them
240  *    - discard inode PA
241  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
242  *    - use locality group PA
243  *      some mutex should serialize them
244  *    - discard locality group PA
245  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
246  *  - use inode PA
247  *    - use inode PA
248  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
249  *    - discard inode PA
250  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
251  *    - use locality group PA
252  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
253  *    - discard locality group PA
254  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
255  *
256  * now we're ready to make few consequences:
257  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
258  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
259  *  - PA changes only after on-disk bitmap
260  *  - discard must not compete with init. either init is done before
261  *    any discard or they're serialized somehow
262  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
263  *
264  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
265  * in this case, but we should care about concurrent init
266  *
267  */
268
269  /*
270  * Logic in few words:
271  *
272  *  - allocation:
273  *    load group
274  *    find blocks
275  *    mark bits in on-disk bitmap
276  *    release group
277  *
278  *  - use preallocation:
279  *    find proper PA (per-inode or group)
280  *    load group
281  *    mark bits in on-disk bitmap
282  *    release group
283  *    release PA
284  *
285  *  - free:
286  *    load group
287  *    mark bits in on-disk bitmap
288  *    release group
289  *
290  *  - discard preallocations in group:
291  *    mark PAs deleted
292  *    move them onto local list
293  *    load on-disk bitmap
294  *    load group
295  *    remove PA from object (inode or locality group)
296  *    mark free blocks in-core
297  *
298  *  - discard inode's preallocations:
299  */
300
301 /*
302  * Locking rules
303  *
304  * Locks:
305  *  - bitlock on a group        (group)
306  *  - object (inode/locality)   (object)
307  *  - per-pa lock               (pa)
308  *
309  * Paths:
310  *  - new pa
311  *    object
312  *    group
313  *
314  *  - find and use pa:
315  *    pa
316  *
317  *  - release consumed pa:
318  *    pa
319  *    group
320  *    object
321  *
322  *  - generate in-core bitmap:
323  *    group
324  *        pa
325  *
326  *  - discard all for given object (inode, locality group):
327  *    object
328  *        pa
329  *    group
330  *
331  *  - discard all for given group:
332  *    group
333  *        pa
334  *    group
335  *        object
336  *
337  */
338 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
339 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
340 static struct kmem_cache *ext4_free_ext_cachep;
341
342 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
343  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
344  * each unique s_blocksize_bits */
345 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
346 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
347
348 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
349         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
350         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
351         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
352 };
353
354 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
355                                         ext4_group_t group);
356 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
357                                                 ext4_group_t group);
358 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn);
359
360 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
361 {
362 #if BITS_PER_LONG == 64
363         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
364         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
365 #elif BITS_PER_LONG == 32
366         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
367         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
368 #else
369 #error "how many bits you are?!"
370 #endif
371         return addr;
372 }
373
374 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
375 {
376         /*
377          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
378          * needs unsigned long aligned address
379          */
380         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
381         return ext4_test_bit(bit, addr);
382 }
383
384 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
385 {
386         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
387         ext4_set_bit(bit, addr);
388 }
389
390 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
391 {
392         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
393         ext4_clear_bit(bit, addr);
394 }
395
396 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
397 {
398         int fix = 0, ret, tmpmax;
399         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
400         tmpmax = max + fix;
401         start += fix;
402
403         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
404         if (ret > max)
405                 return max;
406         return ret;
407 }
408
409 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
410 {
411         int fix = 0, ret, tmpmax;
412         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
413         tmpmax = max + fix;
414         start += fix;
415
416         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
417         if (ret > max)
418                 return max;
419         return ret;
420 }
421
422 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
423 {
424         char *bb;
425
426         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
427         BUG_ON(max == NULL);
428
429         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
430                 *max = 0;
431                 return NULL;
432         }
433
434         /* at order 0 we see each particular block */
435         *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
436         if (order == 0)
437                 return EXT4_MB_BITMAP(e4b);
438
439         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b) + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
440         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
441
442         return bb;
443 }
444
445 #ifdef DOUBLE_CHECK
446 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
447                            int first, int count)
448 {
449         int i;
450         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
451
452         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
453                 return;
454         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
455         for (i = 0; i < count; i++) {
456                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
457                         ext4_fsblk_t blocknr;
458
459                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
460                         blocknr += first + i;
461                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
462                                               inode ? inode->i_ino : 0,
463                                               blocknr,
464                                               "freeing block already freed "
465                                               "(bit %u)",
466                                               first + i);
467                 }
468                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
469         }
470 }
471
472 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
473 {
474         int i;
475
476         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
477                 return;
478         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
479         for (i = 0; i < count; i++) {
480                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
481                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
482         }
483 }
484
485 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
486 {
487         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
488                 unsigned char *b1, *b2;
489                 int i;
490                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
491                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
492                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
493                         if (b1[i] != b2[i]) {
494                                 printk(KERN_ERR "corruption in group %u "
495                                        "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
496                                        "on disk/prealloc\n",
497                                        e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
498                                 BUG();
499                         }
500                 }
501         }
502 }
503
504 #else
505 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
506                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
507 {
508         return;
509 }
510 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
511                                                 int first, int count)
512 {
513         return;
514 }
515 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
516 {
517         return;
518 }
519 #endif
520
521 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
522
523 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
524 do {                                                                    \
525         if (!(assert)) {                                                \
526                 printk(KERN_EMERG                                       \
527                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
528                         function, file, line, # assert);                \
529                 BUG();                                                  \
530         }                                                               \
531 } while (0)
532
533 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
534                                 const char *function, int line)
535 {
536         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
537         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
538         int max;
539         int max2;
540         int i;
541         int j;
542         int k;
543         int count;
544         struct ext4_group_info *grp;
545         int fragments = 0;
546         int fstart;
547         struct list_head *cur;
548         void *buddy;
549         void *buddy2;
550
551         {
552                 static int mb_check_counter;
553                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
554                         return 0;
555         }
556
557         while (order > 1) {
558                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
559                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
560                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
561                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
562                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
563                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
564
565                 count = 0;
566                 for (i = 0; i < max; i++) {
567
568                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
569                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
570                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
571                                         MB_CHECK_ASSERT(
572                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
573                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
574                                         MB_CHECK_ASSERT(
575                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
576                                 }
577                                 continue;
578                         }
579
580                         /* both bits in buddy2 must be 0 */
581                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
582                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
583
584                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
585                                 k = (i * (1 << order)) + j;
586                                 MB_CHECK_ASSERT(
587                                         !mb_test_bit(k, EXT4_MB_BITMAP(e4b)));
588                         }
589                         count++;
590                 }
591                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
592                 order--;
593         }
594
595         fstart = -1;
596         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
597         for (i = 0; i < max; i++) {
598                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
599                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
600                         if (fstart == -1) {
601                                 fragments++;
602                                 fstart = i;
603                         }
604                         continue;
605                 }
606                 fstart = -1;
607                 /* check used bits only */
608                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
609                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
610                         k = i >> j;
611                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
612                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
613                 }
614         }
615         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
616         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
617
618         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
619         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
620         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
621                 ext4_group_t groupnr;
622                 struct ext4_prealloc_space *pa;
623                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
624                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
625                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
626                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
627                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
628         }
629         return 0;
630 }
631 #undef MB_CHECK_ASSERT
632 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
633                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
634 #else
635 #define mb_check_buddy(e4b)
636 #endif
637
638 /* FIXME!! need more doc */
639 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
640                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
641                                         struct ext4_group_info *grp)
642 {
643         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
644         ext4_grpblk_t min;
645         ext4_grpblk_t max;
646         ext4_grpblk_t chunk;
647         unsigned short border;
648
649         BUG_ON(len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb));
650
651         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
652
653         while (len > 0) {
654                 /* find how many blocks can be covered since this position */
655                 max = ffs(first | border) - 1;
656
657                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
658                 min = fls(len) - 1;
659
660                 if (max < min)
661                         min = max;
662                 chunk = 1 << min;
663
664                 /* mark multiblock chunks only */
665                 grp->bb_counters[min]++;
666                 if (min > 0)
667                         mb_clear_bit(first >> min,
668                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
669
670                 len -= chunk;
671                 first += chunk;
672         }
673 }
674
675 /*
676  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
677  * group.
678  */
679 static void
680 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
681 {
682         int i;
683         int bits;
684
685         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
686
687         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
688         for (i = bits; i >= 0; i--) {
689                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
690                         grp->bb_largest_free_order = i;
691                         break;
692                 }
693         }
694 }
695
696 static noinline_for_stack
697 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
698                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
699 {
700         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
701         ext4_grpblk_t max = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
702         ext4_grpblk_t i = 0;
703         ext4_grpblk_t first;
704         ext4_grpblk_t len;
705         unsigned free = 0;
706         unsigned fragments = 0;
707         unsigned long long period = get_cycles();
708
709         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
710          * of on-disk bitmap and preallocations */
711         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
712         grp->bb_first_free = i;
713         while (i < max) {
714                 fragments++;
715                 first = i;
716                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
717                 len = i - first;
718                 free += len;
719                 if (len > 1)
720                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
721                 else
722                         grp->bb_counters[0]++;
723                 if (i < max)
724                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
725         }
726         grp->bb_fragments = fragments;
727
728         if (free != grp->bb_free) {
729                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
730                                       "%u blocks in bitmap, %u in gd",
731                                       free, grp->bb_free);
732                 /*
733                  * If we intent to continue, we consider group descritor
734                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
735                  */
736                 grp->bb_free = free;
737         }
738         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
739
740         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
741
742         period = get_cycles() - period;
743         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
744         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
745         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
746         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
747 }
748
749 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
750  * for convenience. The information regarding each group
751  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
752  * block bitmap and buddy information. The information are
753  * stored in the inode as
754  *
755  * {                        page                        }
756  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
757  *
758  *
759  * one block each for bitmap and buddy information.
760  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
761  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
762  * So it can have information regarding groups_per_page which
763  * is blocks_per_page/2
764  *
765  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
766  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
767  */
768
769 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
770 {
771         ext4_group_t ngroups;
772         int blocksize;
773         int blocks_per_page;
774         int groups_per_page;
775         int err = 0;
776         int i;
777         ext4_group_t first_group;
778         int first_block;
779         struct super_block *sb;
780         struct buffer_head *bhs;
781         struct buffer_head **bh;
782         struct inode *inode;
783         char *data;
784         char *bitmap;
785
786         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
787
788         inode = page->mapping->host;
789         sb = inode->i_sb;
790         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
791         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
792         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
793
794         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
795         if (groups_per_page == 0)
796                 groups_per_page = 1;
797
798         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
799         if (groups_per_page > 1) {
800                 err = -ENOMEM;
801                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
802                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
803                 if (bh == NULL)
804                         goto out;
805         } else
806                 bh = &bhs;
807
808         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
809
810         /* read all groups the page covers into the cache */
811         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
812                 struct ext4_group_desc *desc;
813
814                 if (first_group + i >= ngroups)
815                         break;
816
817                 err = -EIO;
818                 desc = ext4_get_group_desc(sb, first_group + i, NULL);
819                 if (desc == NULL)
820                         goto out;
821
822                 err = -ENOMEM;
823                 bh[i] = sb_getblk(sb, ext4_block_bitmap(sb, desc));
824                 if (bh[i] == NULL)
825                         goto out;
826
827                 if (bitmap_uptodate(bh[i]))
828                         continue;
829
830                 lock_buffer(bh[i]);
831                 if (bitmap_uptodate(bh[i])) {
832                         unlock_buffer(bh[i]);
833                         continue;
834                 }
835                 ext4_lock_group(sb, first_group + i);
836                 if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
837                         ext4_init_block_bitmap(sb, bh[i],
838                                                 first_group + i, desc);
839                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
840                         set_buffer_uptodate(bh[i]);
841                         ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
842                         unlock_buffer(bh[i]);
843                         continue;
844                 }
845                 ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
846                 if (buffer_uptodate(bh[i])) {
847                         /*
848                          * if not uninit if bh is uptodate,
849                          * bitmap is also uptodate
850                          */
851                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
852                         unlock_buffer(bh[i]);
853                         continue;
854                 }
855                 get_bh(bh[i]);
856                 /*
857                  * submit the buffer_head for read. We can
858                  * safely mark the bitmap as uptodate now.
859                  * We do it here so the bitmap uptodate bit
860                  * get set with buffer lock held.
861                  */
862                 set_bitmap_uptodate(bh[i]);
863                 bh[i]->b_end_io = end_buffer_read_sync;
864                 submit_bh(READ, bh[i]);
865                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", first_group + i);
866         }
867
868         /* wait for I/O completion */
869         for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
870                 wait_on_buffer(bh[i]);
871
872         err = -EIO;
873         for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
874                 if (!buffer_uptodate(bh[i]))
875                         goto out;
876
877         err = 0;
878         first_block = page->index * blocks_per_page;
879         /* init the page  */
880         memset(page_address(page), 0xff, PAGE_CACHE_SIZE);
881         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
882                 int group;
883                 struct ext4_group_info *grinfo;
884
885                 group = (first_block + i) >> 1;
886                 if (group >= ngroups)
887                         break;
888
889                 /*
890                  * data carry information regarding this
891                  * particular group in the format specified
892                  * above
893                  *
894                  */
895                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
896                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
897
898                 /*
899                  * We place the buddy block and bitmap block
900                  * close together
901                  */
902                 if ((first_block + i) & 1) {
903                         /* this is block of buddy */
904                         BUG_ON(incore == NULL);
905                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
906                                 group, page->index, i * blocksize);
907                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
908                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
909                         grinfo->bb_fragments = 0;
910                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
911                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
912                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
913                         /*
914                          * incore got set to the group block bitmap below
915                          */
916                         ext4_lock_group(sb, group);
917                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
918                         ext4_unlock_group(sb, group);
919                         incore = NULL;
920                 } else {
921                         /* this is block of bitmap */
922                         BUG_ON(incore != NULL);
923                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
924                                 group, page->index, i * blocksize);
925                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
926
927                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
928                         ext4_lock_group(sb, group);
929                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
930
931                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
932                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
933                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
934                         ext4_unlock_group(sb, group);
935
936                         /* set incore so that the buddy information can be
937                          * generated using this
938                          */
939                         incore = data;
940                 }
941         }
942         SetPageUptodate(page);
943
944 out:
945         if (bh) {
946                 for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
947                         brelse(bh[i]);
948                 if (bh != &bhs)
949                         kfree(bh);
950         }
951         return err;
952 }
953
954 /*
955  * lock the group_info alloc_sem of all the groups
956  * belonging to the same buddy cache page. This
957  * make sure other parallel operation on the buddy
958  * cache doesn't happen  whild holding the buddy cache
959  * lock
960  */
961 static int ext4_mb_get_buddy_cache_lock(struct super_block *sb,
962                                         ext4_group_t group)
963 {
964         int i;
965         int block, pnum;
966         int blocks_per_page;
967         int groups_per_page;
968         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
969         ext4_group_t first_group;
970         struct ext4_group_info *grp;
971
972         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
973         /*
974          * the buddy cache inode stores the block bitmap
975          * and buddy information in consecutive blocks.
976          * So for each group we need two blocks.
977          */
978         block = group * 2;
979         pnum = block / blocks_per_page;
980         first_group = pnum * blocks_per_page / 2;
981
982         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
983         if (groups_per_page == 0)
984                 groups_per_page = 1;
985         /* read all groups the page covers into the cache */
986         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
987
988                 if ((first_group + i) >= ngroups)
989                         break;
990                 grp = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
991                 /* take all groups write allocation
992                  * semaphore. This make sure there is
993                  * no block allocation going on in any
994                  * of that groups
995                  */
996                 down_write_nested(&grp->alloc_sem, i);
997         }
998         return i;
999 }
1000
1001 static void ext4_mb_put_buddy_cache_lock(struct super_block *sb,
1002                                          ext4_group_t group, int locked_group)
1003 {
1004         int i;
1005         int block, pnum;
1006         int blocks_per_page;
1007         ext4_group_t first_group;
1008         struct ext4_group_info *grp;
1009
1010         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1011         /*
1012          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1013          * and buddy information in consecutive blocks.
1014          * So for each group we need two blocks.
1015          */
1016         block = group * 2;
1017         pnum = block / blocks_per_page;
1018         first_group = pnum * blocks_per_page / 2;
1019         /* release locks on all the groups */
1020         for (i = 0; i < locked_group; i++) {
1021
1022                 grp = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
1023                 /* take all groups write allocation
1024                  * semaphore. This make sure there is
1025                  * no block allocation going on in any
1026                  * of that groups
1027                  */
1028                 up_write(&grp->alloc_sem);
1029         }
1030
1031 }
1032
1033 /*
1034  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1035  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1036  * calling this routine!
1037  */
1038 static noinline_for_stack
1039 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1040 {
1041
1042         int ret = 0;
1043         void *bitmap;
1044         int blocks_per_page;
1045         int block, pnum, poff;
1046         int num_grp_locked = 0;
1047         struct ext4_group_info *this_grp;
1048         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1049         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1050         struct page *page = NULL, *bitmap_page = NULL;
1051
1052         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1053         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1054         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1055         /*
1056          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1057          * page which map to the group from which we are already
1058          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1059          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1060          * would have taken the alloc_sem lock.
1061          */
1062         num_grp_locked =  ext4_mb_get_buddy_cache_lock(sb, group);
1063         if (!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1064                 /*
1065                  * somebody initialized the group
1066                  * return without doing anything
1067                  */
1068                 ret = 0;
1069                 goto err;
1070         }
1071         /*
1072          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1073          * and buddy information in consecutive blocks.
1074          * So for each group we need two blocks.
1075          */
1076         block = group * 2;
1077         pnum = block / blocks_per_page;
1078         poff = block % blocks_per_page;
1079         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1080         if (page) {
1081                 BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1082                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1083                 if (ret) {
1084                         unlock_page(page);
1085                         goto err;
1086                 }
1087                 unlock_page(page);
1088         }
1089         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1090                 ret = -EIO;
1091                 goto err;
1092         }
1093         mark_page_accessed(page);
1094         bitmap_page = page;
1095         bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1096
1097         /* init buddy cache */
1098         block++;
1099         pnum = block / blocks_per_page;
1100         poff = block % blocks_per_page;
1101         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1102         if (page == bitmap_page) {
1103                 /*
1104                  * If both the bitmap and buddy are in
1105                  * the same page we don't need to force
1106                  * init the buddy
1107                  */
1108                 unlock_page(page);
1109         } else if (page) {
1110                 BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1111                 ret = ext4_mb_init_cache(page, bitmap);
1112                 if (ret) {
1113                         unlock_page(page);
1114                         goto err;
1115                 }
1116                 unlock_page(page);
1117         }
1118         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1119                 ret = -EIO;
1120                 goto err;
1121         }
1122         mark_page_accessed(page);
1123 err:
1124         ext4_mb_put_buddy_cache_lock(sb, group, num_grp_locked);
1125         if (bitmap_page)
1126                 page_cache_release(bitmap_page);
1127         if (page)
1128                 page_cache_release(page);
1129         return ret;
1130 }
1131
1132 /*
1133  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1134  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1135  * calling this routine!
1136  */
1137 static noinline_for_stack int
1138 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1139                                         struct ext4_buddy *e4b)
1140 {
1141         int blocks_per_page;
1142         int block;
1143         int pnum;
1144         int poff;
1145         struct page *page;
1146         int ret;
1147         struct ext4_group_info *grp;
1148         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1149         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1150
1151         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1152
1153         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1154         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1155
1156         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1157         e4b->bd_info = ext4_get_group_info(sb, group);
1158         e4b->bd_sb = sb;
1159         e4b->bd_group = group;
1160         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1161         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1162         e4b->alloc_semp = &grp->alloc_sem;
1163
1164         /* Take the read lock on the group alloc
1165          * sem. This would make sure a parallel
1166          * ext4_mb_init_group happening on other
1167          * groups mapped by the page is blocked
1168          * till we are done with allocation
1169          */
1170 repeat_load_buddy:
1171         down_read(e4b->alloc_semp);
1172
1173         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1174                 /* we need to check for group need init flag
1175                  * with alloc_semp held so that we can be sure
1176                  * that new blocks didn't get added to the group
1177                  * when we are loading the buddy cache
1178                  */
1179                 up_read(e4b->alloc_semp);
1180                 /*
1181                  * we need full data about the group
1182                  * to make a good selection
1183                  */
1184                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1185                 if (ret)
1186                         return ret;
1187                 goto repeat_load_buddy;
1188         }
1189
1190         /*
1191          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1192          * and buddy information in consecutive blocks.
1193          * So for each group we need two blocks.
1194          */
1195         block = group * 2;
1196         pnum = block / blocks_per_page;
1197         poff = block % blocks_per_page;
1198
1199         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1200          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1201         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1202         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1203                 if (page)
1204                         /*
1205                          * drop the page reference and try
1206                          * to get the page with lock. If we
1207                          * are not uptodate that implies
1208                          * somebody just created the page but
1209                          * is yet to initialize the same. So
1210                          * wait for it to initialize.
1211                          */
1212                         page_cache_release(page);
1213                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1214                 if (page) {
1215                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1216                         if (!PageUptodate(page)) {
1217                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1218                                 if (ret) {
1219                                         unlock_page(page);
1220                                         goto err;
1221                                 }
1222                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1223                                                (poff * sb->s_blocksize));
1224                         }
1225                         unlock_page(page);
1226                 }
1227         }
1228         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1229                 ret = -EIO;
1230                 goto err;
1231         }
1232         e4b->bd_bitmap_page = page;
1233         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1234         mark_page_accessed(page);
1235
1236         block++;
1237         pnum = block / blocks_per_page;
1238         poff = block % blocks_per_page;
1239
1240         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1241         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1242                 if (page)
1243                         page_cache_release(page);
1244                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1245                 if (page) {
1246                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1247                         if (!PageUptodate(page)) {
1248                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1249                                 if (ret) {
1250                                         unlock_page(page);
1251                                         goto err;
1252                                 }
1253                         }
1254                         unlock_page(page);
1255                 }
1256         }
1257         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1258                 ret = -EIO;
1259                 goto err;
1260         }
1261         e4b->bd_buddy_page = page;
1262         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1263         mark_page_accessed(page);
1264
1265         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1266         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1267
1268         return 0;
1269
1270 err:
1271         if (e4b->bd_bitmap_page)
1272                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1273         if (e4b->bd_buddy_page)
1274                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1275         e4b->bd_buddy = NULL;
1276         e4b->bd_bitmap = NULL;
1277
1278         /* Done with the buddy cache */
1279         up_read(e4b->alloc_semp);
1280         return ret;
1281 }
1282
1283 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1284 {
1285         if (e4b->bd_bitmap_page)
1286                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1287         if (e4b->bd_buddy_page)
1288                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1289         /* Done with the buddy cache */
1290         if (e4b->alloc_semp)
1291                 up_read(e4b->alloc_semp);
1292 }
1293
1294
1295 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1296 {
1297         int order = 1;
1298         void *bb;
1299
1300         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
1301         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1302
1303         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b);
1304         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1305                 block = block >> 1;
1306                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1307                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1308                         return order;
1309                 }
1310                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1311                 order++;
1312         }
1313         return 0;
1314 }
1315
1316 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1317 {
1318         __u32 *addr;
1319
1320         len = cur + len;
1321         while (cur < len) {
1322                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1323                         /* fast path: clear whole word at once */
1324                         addr = bm + (cur >> 3);
1325                         *addr = 0;
1326                         cur += 32;
1327                         continue;
1328                 }
1329                 mb_clear_bit(cur, bm);
1330                 cur++;
1331         }
1332 }
1333
1334 static void mb_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1335 {
1336         __u32 *addr;
1337
1338         len = cur + len;
1339         while (cur < len) {
1340                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1341                         /* fast path: set whole word at once */
1342                         addr = bm + (cur >> 3);
1343                         *addr = 0xffffffff;
1344                         cur += 32;
1345                         continue;
1346                 }
1347                 mb_set_bit(cur, bm);
1348                 cur++;
1349         }
1350 }
1351
1352 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1353                           int first, int count)
1354 {
1355         int block = 0;
1356         int max = 0;
1357         int order;
1358         void *buddy;
1359         void *buddy2;
1360         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1361
1362         BUG_ON(first + count > (sb->s_blocksize << 3));
1363         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1364         mb_check_buddy(e4b);
1365         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1366
1367         e4b->bd_info->bb_free += count;
1368         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1369                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1370
1371         /* let's maintain fragments counter */
1372         if (first != 0)
1373                 block = !mb_test_bit(first - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1374         if (first + count < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1375                 max = !mb_test_bit(first + count, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1376         if (block && max)
1377                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1378         else if (!block && !max)
1379                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1380
1381         /* let's maintain buddy itself */
1382         while (count-- > 0) {
1383                 block = first++;
1384                 order = 0;
1385
1386                 if (!mb_test_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b))) {
1387                         ext4_fsblk_t blocknr;
1388
1389                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1390                         blocknr += block;
1391                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1392                                               inode ? inode->i_ino : 0,
1393                                               blocknr,
1394                                               "freeing already freed block "
1395                                               "(bit %u)", block);
1396                 }
1397                 mb_clear_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1398                 e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1399
1400                 /* start of the buddy */
1401                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1402
1403                 do {
1404                         block &= ~1UL;
1405                         if (mb_test_bit(block, buddy) ||
1406                                         mb_test_bit(block + 1, buddy))
1407                                 break;
1408
1409                         /* both the buddies are free, try to coalesce them */
1410                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order + 1, &max);
1411
1412                         if (!buddy2)
1413                                 break;
1414
1415                         if (order > 0) {
1416                                 /* for special purposes, we don't set
1417                                  * free bits in bitmap */
1418                                 mb_set_bit(block, buddy);
1419                                 mb_set_bit(block + 1, buddy);
1420                         }
1421                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1422                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1423
1424                         block = block >> 1;
1425                         order++;
1426                         e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1427
1428                         mb_clear_bit(block, buddy2);
1429                         buddy = buddy2;
1430                 } while (1);
1431         }
1432         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1433         mb_check_buddy(e4b);
1434 }
1435
1436 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int order, int block,
1437                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1438 {
1439         int next = block;
1440         int max;
1441         int ord;
1442         void *buddy;
1443
1444         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1445         BUG_ON(ex == NULL);
1446
1447         buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1448         BUG_ON(buddy == NULL);
1449         BUG_ON(block >= max);
1450         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1451                 ex->fe_len = 0;
1452                 ex->fe_start = 0;
1453                 ex->fe_group = 0;
1454                 return 0;
1455         }
1456
1457         /* FIXME dorp order completely ? */
1458         if (likely(order == 0)) {
1459                 /* find actual order */
1460                 order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1461                 block = block >> order;
1462         }
1463
1464         ex->fe_len = 1 << order;
1465         ex->fe_start = block << order;
1466         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1467
1468         /* calc difference from given start */
1469         next = next - ex->fe_start;
1470         ex->fe_len -= next;
1471         ex->fe_start += next;
1472
1473         while (needed > ex->fe_len &&
1474                (buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1475
1476                 if (block + 1 >= max)
1477                         break;
1478
1479                 next = (block + 1) * (1 << order);
1480                 if (mb_test_bit(next, EXT4_MB_BITMAP(e4b)))
1481                         break;
1482
1483                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1484
1485                 order = ord;
1486                 block = next >> order;
1487                 ex->fe_len += 1 << order;
1488         }
1489
1490         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1491         return ex->fe_len;
1492 }
1493
1494 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1495 {
1496         int ord;
1497         int mlen = 0;
1498         int max = 0;
1499         int cur;
1500         int start = ex->fe_start;
1501         int len = ex->fe_len;
1502         unsigned ret = 0;
1503         int len0 = len;
1504         void *buddy;
1505
1506         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1507         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1508         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1509         mb_check_buddy(e4b);
1510         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1511
1512         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1513         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1514                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1515
1516         /* let's maintain fragments counter */
1517         if (start != 0)
1518                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1519         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1520                 max = !mb_test_bit(start + len, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1521         if (mlen && max)
1522                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1523         else if (!mlen && !max)
1524                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1525
1526         /* let's maintain buddy itself */
1527         while (len) {
1528                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1529
1530                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1531                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1532                         mlen = 1 << ord;
1533                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1534                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1535                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1536                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1537                         start += mlen;
1538                         len -= mlen;
1539                         BUG_ON(len < 0);
1540                         continue;
1541                 }
1542
1543                 /* store for history */
1544                 if (ret == 0)
1545                         ret = len | (ord << 16);
1546
1547                 /* we have to split large buddy */
1548                 BUG_ON(ord <= 0);
1549                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1550                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1551                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1552
1553                 ord--;
1554                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1555                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1556                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1557                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1558                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1559                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1560         }
1561         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1562
1563         mb_set_bits(EXT4_MB_BITMAP(e4b), ex->fe_start, len0);
1564         mb_check_buddy(e4b);
1565
1566         return ret;
1567 }
1568
1569 /*
1570  * Must be called under group lock!
1571  */
1572 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1573                                         struct ext4_buddy *e4b)
1574 {
1575         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1576         int ret;
1577
1578         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1579         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1580
1581         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1582         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1583         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1584
1585         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1586          * allocated blocks for history */
1587         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1588
1589         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1590         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1591         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1592
1593         /*
1594          * take the page reference. We want the page to be pinned
1595          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1596          * group until we update the bitmap. That would mean we
1597          * double allocate blocks. The reference is dropped
1598          * in ext4_mb_release_context
1599          */
1600         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1601         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1602         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1603         get_page(ac->ac_buddy_page);
1604         /* on allocation we use ac to track the held semaphore */
1605         ac->alloc_semp =  e4b->alloc_semp;
1606         e4b->alloc_semp = NULL;
1607         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1608         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1609                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1610                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1611                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1612                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1613         }
1614 }
1615
1616 /*
1617  * regular allocator, for general purposes allocation
1618  */
1619
1620 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1621                                         struct ext4_buddy *e4b,
1622                                         int finish_group)
1623 {
1624         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1625         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1626         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1627         struct ext4_free_extent ex;
1628         int max;
1629
1630         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1631                 return;
1632         /*
1633          * We don't want to scan for a whole year
1634          */
1635         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1636                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1637                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1638                 return;
1639         }
1640
1641         /*
1642          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1643          */
1644         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1645                 return;
1646
1647         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1648                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1649                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1650                  * when it was found (within this lock-unlock
1651                  * period or not) */
1652                 max = mb_find_extent(e4b, 0, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1653                 if (max >= gex->fe_len) {
1654                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1655                         return;
1656                 }
1657         }
1658 }
1659
1660 /*
1661  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1662  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1663  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1664  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1665  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1666  * mballoc can't find good enough extent.
1667  *
1668  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1669  */
1670 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1671                                         struct ext4_free_extent *ex,
1672                                         struct ext4_buddy *e4b)
1673 {
1674         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1675         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1676
1677         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1678         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1679         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1680         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1681
1682         ac->ac_found++;
1683
1684         /*
1685          * The special case - take what you catch first
1686          */
1687         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1688                 *bex = *ex;
1689                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1690                 return;
1691         }
1692
1693         /*
1694          * Let's check whether the chuck is good enough
1695          */
1696         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1697                 *bex = *ex;
1698                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1699                 return;
1700         }
1701
1702         /*
1703          * If this is first found extent, just store it in the context
1704          */
1705         if (bex->fe_len == 0) {
1706                 *bex = *ex;
1707                 return;
1708         }
1709
1710         /*
1711          * If new found extent is better, store it in the context
1712          */
1713         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1714                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1715                  * larger than previous best one is better */
1716                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1717                         *bex = *ex;
1718         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1719                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1720                  * an extent that still satisfy the request, but is
1721                  * smaller than previous one */
1722                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1723                         *bex = *ex;
1724         }
1725
1726         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1727 }
1728
1729 static noinline_for_stack
1730 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1731                                         struct ext4_buddy *e4b)
1732 {
1733         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1734         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1735         int max;
1736         int err;
1737
1738         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1739         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1740         if (err)
1741                 return err;
1742
1743         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1744         max = mb_find_extent(e4b, 0, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1745
1746         if (max > 0) {
1747                 ac->ac_b_ex = ex;
1748                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1749         }
1750
1751         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1752         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1753
1754         return 0;
1755 }
1756
1757 static noinline_for_stack
1758 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1759                                 struct ext4_buddy *e4b)
1760 {
1761         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1762         int max;
1763         int err;
1764         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1765         struct ext4_free_extent ex;
1766
1767         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1768                 return 0;
1769
1770         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1771         if (err)
1772                 return err;
1773
1774         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1775         max = mb_find_extent(e4b, 0, ac->ac_g_ex.fe_start,
1776                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1777
1778         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1779                 ext4_fsblk_t start;
1780
1781                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1782                         ex.fe_start;
1783                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1784                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1785                         ac->ac_found++;
1786                         ac->ac_b_ex = ex;
1787                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1788                 }
1789         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1790                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1791                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1792                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1793                 ac->ac_found++;
1794                 ac->ac_b_ex = ex;
1795                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1796         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1797                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1798                  * number of blocks to an existing extent */
1799                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1800                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1801                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1802                 ac->ac_found++;
1803                 ac->ac_b_ex = ex;
1804                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1805         }
1806         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1807         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1808
1809         return 0;
1810 }
1811
1812 /*
1813  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1814  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1815  */
1816 static noinline_for_stack
1817 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1818                                         struct ext4_buddy *e4b)
1819 {
1820         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1821         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1822         void *buddy;
1823         int i;
1824         int k;
1825         int max;
1826
1827         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1828         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1829                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1830                         continue;
1831
1832                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1833                 BUG_ON(buddy == NULL);
1834
1835                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1836                 BUG_ON(k >= max);
1837
1838                 ac->ac_found++;
1839
1840                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1841                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1842                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1843
1844                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1845
1846                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1847
1848                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1849                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1850
1851                 break;
1852         }
1853 }
1854
1855 /*
1856  * The routine scans the group and measures all found extents.
1857  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1858  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1859  */
1860 static noinline_for_stack
1861 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1862                                         struct ext4_buddy *e4b)
1863 {
1864         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1865         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1866         struct ext4_free_extent ex;
1867         int i;
1868         int free;
1869
1870         free = e4b->bd_info->bb_free;
1871         BUG_ON(free <= 0);
1872
1873         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1874
1875         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1876                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1877                                                 EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb), i);
1878                 if (i >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1879                         /*
1880                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1881                          * free blocks even though group info says we
1882                          * we have free blocks
1883                          */
1884                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1885                                         "%d free blocks as per "
1886                                         "group info. But bitmap says 0",
1887                                         free);
1888                         break;
1889                 }
1890
1891                 mb_find_extent(e4b, 0, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1892                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1893                 if (free < ex.fe_len) {
1894                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1895                                         "%d free blocks as per "
1896                                         "group info. But got %d blocks",
1897                                         free, ex.fe_len);
1898                         /*
1899                          * The number of free blocks differs. This mostly
1900                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1901                          * without claiming the space.
1902                          */
1903                         break;
1904                 }
1905
1906                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1907
1908                 i += ex.fe_len;
1909                 free -= ex.fe_len;
1910         }
1911
1912         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1913 }
1914
1915 /*
1916  * This is a special case for storages like raid5
1917  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1918  */
1919 static noinline_for_stack
1920 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1921                                  struct ext4_buddy *e4b)
1922 {
1923         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1924         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1925         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1926         struct ext4_free_extent ex;
1927         ext4_fsblk_t first_group_block;
1928         ext4_fsblk_t a;
1929         ext4_grpblk_t i;
1930         int max;
1931
1932         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1933
1934         /* find first stripe-aligned block in group */
1935         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1936
1937         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1938         do_div(a, sbi->s_stripe);
1939         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1940
1941         while (i < EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1942                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1943                         max = mb_find_extent(e4b, 0, i, sbi->s_stripe, &ex);
1944                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1945                                 ac->ac_found++;
1946                                 ac->ac_b_ex = ex;
1947                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1948                                 break;
1949                         }
1950                 }
1951                 i += sbi->s_stripe;
1952         }
1953 }
1954
1955 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1956 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1957                                 ext4_group_t group, int cr)
1958 {
1959         unsigned free, fragments;
1960         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1961         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1962
1963         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1964
1965         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1966         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1967                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1968                 if (ret)
1969                         return 0;
1970         }
1971
1972         free = grp->bb_free;
1973         fragments = grp->bb_fragments;
1974         if (free == 0)
1975                 return 0;
1976         if (fragments == 0)
1977                 return 0;
1978
1979         switch (cr) {
1980         case 0:
1981                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
1982
1983                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
1984                         return 0;
1985
1986                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1987                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1988                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1989                     ((group % flex_size) == 0))
1990                         return 0;
1991
1992                 return 1;
1993         case 1:
1994                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1995                         return 1;
1996                 break;
1997         case 2:
1998                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1999                         return 1;
2000                 break;
2001         case 3:
2002                 return 1;
2003         default:
2004                 BUG();
2005         }
2006
2007         return 0;
2008 }
2009
2010 static noinline_for_stack int
2011 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2012 {
2013         ext4_group_t ngroups, group, i;
2014         int cr;
2015         int err = 0;
2016         struct ext4_sb_info *sbi;
2017         struct super_block *sb;
2018         struct ext4_buddy e4b;
2019
2020         sb = ac->ac_sb;
2021         sbi = EXT4_SB(sb);
2022         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2023         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2024         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2025                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2026
2027         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2028
2029         /* first, try the goal */
2030         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2031         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2032                 goto out;
2033
2034         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2035                 goto out;
2036
2037         /*
2038          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2039          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2040          * try exact allocation using buddy.
2041          */
2042         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2043         ac->ac_2order = 0;
2044         /*
2045          * We search using buddy data only if the order of the request
2046          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2047          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2048          */
2049         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2050                 /*
2051                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2052                  */
2053                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2054                         ac->ac_2order = i - 1;
2055         }
2056
2057         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2058         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2059                 /* TBD: may be hot point */
2060                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2061                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2062                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2063                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2064         }
2065
2066         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2067         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2068         /*
2069          * cr == 0 try to get exact allocation,
2070          * cr == 3  try to get anything
2071          */
2072 repeat:
2073         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2074                 ac->ac_criteria = cr;
2075                 /*
2076                  * searching for the right group start
2077                  * from the goal value specified
2078                  */
2079                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2080
2081                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2082                         if (group == ngroups)
2083                                 group = 0;
2084
2085                         /* This now checks without needing the buddy page */
2086                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2087                                 continue;
2088
2089                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2090                         if (err)
2091                                 goto out;
2092
2093                         ext4_lock_group(sb, group);
2094
2095                         /*
2096                          * We need to check again after locking the
2097                          * block group
2098                          */
2099                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2100                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2101                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2102                                 continue;
2103                         }
2104
2105                         ac->ac_groups_scanned++;
2106                         if (cr == 0)
2107                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2108                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2109                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2110                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2111                         else
2112                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2113
2114                         ext4_unlock_group(sb, group);
2115                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2116
2117                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2118                                 break;
2119                 }
2120         }
2121
2122         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2123             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2124                 /*
2125                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2126                  * the best chunk we've found so far
2127                  */
2128
2129                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2130                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2131                         /*
2132                          * Someone more lucky has already allocated it.
2133                          * The only thing we can do is just take first
2134                          * found block(s)
2135                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2136                          */
2137                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2138                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2139                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2140                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2141                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2142                         cr = 3;
2143                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2144                         goto repeat;
2145                 }
2146         }
2147 out:
2148         return err;
2149 }
2150
2151 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2152 {
2153         struct super_block *sb = seq->private;
2154         ext4_group_t group;
2155
2156         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2157                 return NULL;
2158         group = *pos + 1;
2159         return (void *) ((unsigned long) group);
2160 }
2161
2162 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2163 {
2164         struct super_block *sb = seq->private;
2165         ext4_group_t group;
2166
2167         ++*pos;
2168         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2169                 return NULL;
2170         group = *pos + 1;
2171         return (void *) ((unsigned long) group);
2172 }
2173
2174 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2175 {
2176         struct super_block *sb = seq->private;
2177         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2178         int i;
2179         int err;
2180         struct ext4_buddy e4b;
2181         struct sg {
2182                 struct ext4_group_info info;
2183                 ext4_grpblk_t counters[16];
2184         } sg;
2185
2186         group--;
2187         if (group == 0)
2188                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2189                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2190                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2191                            "group", "free", "frags", "first",
2192                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2193                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2194
2195         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2196                 sizeof(struct ext4_group_info);
2197         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2198         if (err) {
2199                 seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2200                 return 0;
2201         }
2202         ext4_lock_group(sb, group);
2203         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2204         ext4_unlock_group(sb, group);
2205         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2206
2207         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2208                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2209         for (i = 0; i <= 13; i++)
2210                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2211                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2212         seq_printf(seq, " ]\n");
2213
2214         return 0;
2215 }
2216
2217 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2218 {
2219 }
2220
2221 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2222         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2223         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2224         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2225         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2226 };
2227
2228 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2229 {
2230         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2231         int rc;
2232
2233         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2234         if (rc == 0) {
2235                 struct seq_file *m = file->private_data;
2236                 m->private = sb;
2237         }
2238         return rc;
2239
2240 }
2241
2242 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2243         .owner          = THIS_MODULE,
2244         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2245         .read           = seq_read,
2246         .llseek         = seq_lseek,
2247         .release        = seq_release,
2248 };
2249
2250 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2251 {
2252         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2253         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2254
2255         BUG_ON(!cachep);
2256         return cachep;
2257 }
2258
2259 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2260 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2261                           struct ext4_group_desc *desc)
2262 {
2263         int i;
2264         int metalen = 0;
2265         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2266         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2267         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2268
2269         /*
2270          * First check if this group is the first of a reserved block.
2271          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2272          * to ext4_group_info structures
2273          */
2274         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2275                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2276                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2277                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2278                 if (meta_group_info == NULL) {
2279                         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate mem for a "
2280                                "buddy group\n");
2281                         goto exit_meta_group_info;
2282                 }
2283                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2284                         meta_group_info;
2285         }
2286
2287         meta_group_info =
2288                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2289         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2290
2291         meta_group_info[i] = kmem_cache_alloc(cachep, GFP_KERNEL);
2292         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2293                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy mem\n");
2294                 goto exit_group_info;
2295         }
2296         memset(meta_group_info[i], 0, kmem_cache_size(cachep));
2297         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2298                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2299
2300         /*
2301          * initialize bb_free to be able to skip
2302          * empty groups without initialization
2303          */
2304         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2305                 meta_group_info[i]->bb_free =
2306                         ext4_free_blocks_after_init(sb, group, desc);
2307         } else {
2308                 meta_group_info[i]->bb_free =
2309                         ext4_free_blks_count(sb, desc);
2310         }
2311
2312         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2313         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2314         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2315         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2316
2317 #ifdef DOUBLE_CHECK
2318         {
2319                 struct buffer_head *bh;
2320                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2321                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2322                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2323                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2324                 BUG_ON(bh == NULL);
2325                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2326                         sb->s_blocksize);
2327                 put_bh(bh);
2328         }
2329 #endif
2330
2331         return 0;
2332
2333 exit_group_info:
2334         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2335         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0)
2336                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2337 exit_meta_group_info:
2338         return -ENOMEM;
2339 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2340
2341 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2342 {
2343         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2344         ext4_group_t i;
2345         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2346         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
2347         int num_meta_group_infos;
2348         int num_meta_group_infos_max;
2349         int array_size;
2350         struct ext4_group_desc *desc;
2351         struct kmem_cache *cachep;
2352
2353         /* This is the number of blocks used by GDT */
2354         num_meta_group_infos = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) -
2355                                 1) >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2356
2357         /*
2358          * This is the total number of blocks used by GDT including
2359          * the number of reserved blocks for GDT.
2360          * The s_group_info array is allocated with this value
2361          * to allow a clean online resize without a complex
2362          * manipulation of pointer.
2363          * The drawback is the unused memory when no resize
2364          * occurs but it's very low in terms of pages
2365          * (see comments below)
2366          * Need to handle this properly when META_BG resizing is allowed
2367          */
2368         num_meta_group_infos_max = num_meta_group_infos +
2369                                 le16_to_cpu(es->s_reserved_gdt_blocks);
2370
2371         /*
2372          * array_size is the size of s_group_info array. We round it
2373          * to the next power of two because this approximation is done
2374          * internally by kmalloc so we can have some more memory
2375          * for free here (e.g. may be used for META_BG resize).
2376          */
2377         array_size = 1;
2378         while (array_size < sizeof(*sbi->s_group_info) *
2379                num_meta_group_infos_max)
2380                 array_size = array_size << 1;
2381         /* An 8TB filesystem with 64-bit pointers requires a 4096 byte
2382          * kmalloc. A 128kb malloc should suffice for a 256TB filesystem.
2383          * So a two level scheme suffices for now. */
2384         sbi->s_group_info = kmalloc(array_size, GFP_KERNEL);
2385         if (sbi->s_group_info == NULL) {
2386                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy meta group\n");
2387                 return -ENOMEM;
2388         }
2389         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2390         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2391                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't get new inode\n");
2392                 goto err_freesgi;
2393         }
2394         sbi->s_buddy_cache->i_ino = get_next_ino();
2395         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2396         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2397                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2398                 if (desc == NULL) {
2399                         printk(KERN_ERR
2400                                 "EXT4-fs: can't read descriptor %u\n", i);
2401                         goto err_freebuddy;
2402                 }
2403                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2404                         goto err_freebuddy;
2405         }
2406
2407         return 0;
2408
2409 err_freebuddy:
2410         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2411         while (i-- > 0)
2412                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2413         i = num_meta_group_infos;
2414         while (i-- > 0)
2415                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2416         iput(sbi->s_buddy_cache);
2417 err_freesgi:
2418         kfree(sbi->s_group_info);
2419         return -ENOMEM;
2420 }
2421
2422 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2423 {
2424         int i;
2425
2426         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2427                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2428                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2429                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2430         }
2431 }
2432
2433 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2434 {
2435         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2436         int slab_size;
2437         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2438         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2439         struct kmem_cache *cachep;
2440
2441         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2442                 return -EINVAL;
2443
2444         if (unlikely(cache_index < 0))
2445                 cache_index = 0;
2446
2447         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2448         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2449                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2450                 return 0;       /* Already created */
2451         }
2452
2453         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2454                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2455
2456         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2457                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2458                                         NULL);
2459
2460         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2461         if (!cachep) {
2462                 printk(KERN_EMERG "EXT4: no memory for groupinfo slab cache\n");
2463                 return -ENOMEM;
2464         }
2465
2466         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2467
2468         return 0;
2469 }
2470
2471 int ext4_mb_init(struct super_block *sb, int needs_recovery)
2472 {
2473         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2474         unsigned i, j;
2475         unsigned offset;
2476         unsigned max;
2477         int ret;
2478
2479         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2480
2481         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2482         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2483                 ret = -ENOMEM;
2484                 goto out;
2485         }
2486
2487         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2488         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2489         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2490                 ret = -ENOMEM;
2491                 goto out;
2492         }
2493
2494         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2495         if (ret < 0)
2496                 goto out;
2497
2498         /* order 0 is regular bitmap */
2499         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2500         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2501
2502         i = 1;
2503         offset = 0;
2504         max = sb->s_blocksize << 2;
2505         do {
2506                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2507                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2508                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2509                 max = max >> 1;
2510                 i++;
2511         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2512
2513         /* init file for buddy data */
2514         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2515         if (ret != 0) {
2516                 goto out;
2517         }
2518
2519         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2520         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2521
2522         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2523         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2524         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2525         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2526         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2527         sbi->s_mb_group_prealloc = MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC;
2528
2529         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2530         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2531                 ret = -ENOMEM;
2532                 goto out;
2533         }
2534         for_each_possible_cpu(i) {
2535                 struct ext4_locality_group *lg;
2536                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2537                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2538                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2539                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2540                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2541         }
2542
2543         if (sbi->s_proc)
2544                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2545                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2546
2547         if (sbi->s_journal)
2548                 sbi->s_journal->j_commit_callback = release_blocks_on_commit;
2549 out:
2550         if (ret) {
2551                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2552                 kfree(sbi->s_mb_maxs);
2553         }
2554         return ret;
2555 }
2556
2557 /* need to called with the ext4 group lock held */
2558 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2559 {
2560         struct ext4_prealloc_space *pa;
2561         struct list_head *cur, *tmp;
2562         int count = 0;
2563
2564         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2565                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2566                 list_del(&pa->pa_group_list);
2567                 count++;
2568                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2569         }
2570         if (count)
2571                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2572
2573 }
2574
2575 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2576 {
2577         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2578         ext4_group_t i;
2579         int num_meta_group_infos;
2580         struct ext4_group_info *grinfo;
2581         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2582         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2583
2584         if (sbi->s_group_info) {
2585                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2586                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2587 #ifdef DOUBLE_CHECK
2588                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2589 #endif
2590                         ext4_lock_group(sb, i);
2591                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2592                         ext4_unlock_group(sb, i);
2593                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2594                 }
2595                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2596                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2597                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2598                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2599                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2600                 kfree(sbi->s_group_info);
2601         }
2602         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2603         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2604         if (sbi->s_buddy_cache)
2605                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2606         if (sbi->s_mb_stats) {
2607                 printk(KERN_INFO
2608                        "EXT4-fs: mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)\n",
2609                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2610                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2611                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2612                 printk(KERN_INFO
2613                       "EXT4-fs: mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2614                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost\n",
2615                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2616                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2617                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2618                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2619                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2620                 printk(KERN_INFO
2621                        "EXT4-fs: mballoc: %lu generated and it took %Lu\n",
2622                                 sbi->s_mb_buddies_generated++,
2623                                 sbi->s_mb_generation_time);
2624                 printk(KERN_INFO
2625                        "EXT4-fs: mballoc: %u preallocated, %u discarded\n",
2626                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2627                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2628         }
2629
2630         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2631         if (sbi->s_proc)
2632                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2633
2634         return 0;
2635 }
2636
2637 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2638                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t block, int count)
2639 {
2640         ext4_fsblk_t discard_block;
2641
2642         discard_block = block + ext4_group_first_block_no(sb, block_group);
2643         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2644                         (unsigned long long) discard_block, count);
2645         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2646 }
2647
2648 /*
2649  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2650  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2651  */
2652 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn)
2653 {
2654         struct super_block *sb = journal->j_private;
2655         struct ext4_buddy e4b;
2656         struct ext4_group_info *db;
2657         int err, ret, count = 0, count2 = 0;
2658         struct ext4_free_data *entry;
2659         struct list_head *l, *ltmp;
2660
2661         list_for_each_safe(l, ltmp, &txn->t_private_list) {
2662                 entry = list_entry(l, struct ext4_free_data, list);
2663
2664                 mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2665                          entry->count, entry->group, entry);
2666
2667                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2668                         ret = ext4_issue_discard(sb, entry->group,
2669                                         entry->start_blk, entry->count);
2670                         if (unlikely(ret == -EOPNOTSUPP)) {
2671                                 ext4_warning(sb, "discard not supported, "
2672                                                  "disabling");
2673                                 clear_opt(sb, DISCARD);
2674                         }
2675                 }
2676
2677                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->group, &e4b);
2678                 /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2679                 BUG_ON(err != 0);
2680
2681                 db = e4b.bd_info;
2682                 /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2683                 count += entry->count;
2684                 count2++;
2685                 ext4_lock_group(sb, entry->group);
2686                 /* Take it out of per group rb tree */
2687                 rb_erase(&entry->node, &(db->bb_free_root));
2688                 mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->start_blk, entry->count);
2689
2690                 if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2691                         /* No more items in the per group rb tree
2692                          * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2693                          */
2694                         page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2695                         page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2696                 }
2697                 ext4_unlock_group(sb, entry->group);
2698                 kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
2699                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2700         }
2701
2702         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2703 }
2704
2705 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2706 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2707
2708 static struct dentry *debugfs_dir;
2709 static struct dentry *debugfs_debug;
2710
2711 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2712 {
2713         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2714         if (debugfs_dir)
2715                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2716                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2717                                                   debugfs_dir,
2718                                                   &mb_enable_debug);
2719 }
2720
2721 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2722 {
2723         debugfs_remove(debugfs_debug);
2724         debugfs_remove(debugfs_dir);
2725 }
2726
2727 #else
2728
2729 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2730 {
2731 }
2732
2733 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2734 {
2735 }
2736
2737 #endif
2738
2739 int __init ext4_init_mballoc(void)
2740 {
2741         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2742                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2743         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2744                 return -ENOMEM;
2745
2746         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2747                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2748         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2749                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2750                 return -ENOMEM;
2751         }
2752
2753         ext4_free_ext_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2754                                           SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2755         if (ext4_free_ext_cachep == NULL) {
2756                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2757                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2758                 return -ENOMEM;
2759         }
2760         ext4_create_debugfs_entry();
2761         return 0;
2762 }
2763
2764 void ext4_exit_mballoc(void)
2765 {
2766         /*
2767          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2768          * before destroying the slab cache.
2769          */
2770         rcu_barrier();
2771         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2772         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2773         kmem_cache_destroy(ext4_free_ext_cachep);
2774         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2775         ext4_remove_debugfs_entry();
2776 }
2777
2778
2779 /*
2780  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2781  * Returns 0 if success or error code
2782  */
2783 static noinline_for_stack int
2784 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2785                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_blks)
2786 {
2787         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2788         struct ext4_group_desc *gdp;
2789         struct buffer_head *gdp_bh;
2790         struct ext4_sb_info *sbi;
2791         struct super_block *sb;
2792         ext4_fsblk_t block;
2793         int err, len;
2794
2795         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2796         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2797
2798         sb = ac->ac_sb;
2799         sbi = EXT4_SB(sb);
2800
2801         err = -EIO;
2802         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2803         if (!bitmap_bh)
2804                 goto out_err;
2805
2806         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2807         if (err)
2808                 goto out_err;
2809
2810         err = -EIO;
2811         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2812         if (!gdp)
2813                 goto out_err;
2814
2815         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2816                         ext4_free_blks_count(sb, gdp));
2817
2818         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2819         if (err)
2820                 goto out_err;
2821
2822         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2823
2824         len = ac->ac_b_ex.fe_len;
2825         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2826                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2827                            "fs metadata\n", block, block+len);
2828                 /* File system mounted not to panic on error
2829                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2830                  * We leak some of the blocks here.
2831                  */
2832                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2833                 mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2834                             ac->ac_b_ex.fe_len);
2835                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2836                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2837                 if (!err)
2838                         err = -EAGAIN;
2839                 goto out_err;
2840         }
2841
2842         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2843 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2844         {
2845                 int i;
2846                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2847                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2848                                                 bitmap_bh->b_data));
2849                 }
2850         }
2851 #endif
2852         mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,ac->ac_b_ex.fe_len);
2853         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2854                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2855                 ext4_free_blks_set(sb, gdp,
2856                                         ext4_free_blocks_after_init(sb,
2857                                         ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2858         }
2859         len = ext4_free_blks_count(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2860         ext4_free_blks_set(sb, gdp, len);
2861         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2862
2863         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2864         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeblocks_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2865         /*
2866          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2867          */
2868         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2869                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2870                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter, reserv_blks);
2871
2872         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2873                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2874                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2875                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2876                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
2877         }
2878
2879         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2880         if (err)
2881                 goto out_err;
2882         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2883
2884 out_err:
2885         ext4_mark_super_dirty(sb);
2886         brelse(bitmap_bh);
2887         return err;
2888 }
2889
2890 /*
2891  * here we normalize request for locality group
2892  * Group request are normalized to s_strip size if we set the same via mount
2893  * option. If not we set it to s_mb_group_prealloc which can be configured via
2894  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2895  *
2896  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2897  */
2898 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2899 {
2900         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2901         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2902
2903         BUG_ON(lg == NULL);
2904         if (EXT4_SB(sb)->s_stripe)
2905                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_stripe;
2906         else
2907                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2908         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2909                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2910 }
2911
2912 /*
2913  * Normalization means making request better in terms of
2914  * size and alignment
2915  */
2916 static noinline_for_stack void
2917 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2918                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2919 {
2920         int bsbits, max;
2921         ext4_lblk_t end;
2922         loff_t size, orig_size, start_off;
2923         ext4_lblk_t start;
2924         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2925         struct ext4_prealloc_space *pa;
2926
2927         /* do normalize only data requests, metadata requests
2928            do not need preallocation */
2929         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2930                 return;
2931
2932         /* sometime caller may want exact blocks */
2933         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2934                 return;
2935
2936         /* caller may indicate that preallocation isn't
2937          * required (it's a tail, for example) */
2938         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2939                 return;
2940
2941         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2942                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2943                 return ;
2944         }
2945
2946         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2947
2948         /* first, let's learn actual file size
2949          * given current request is allocated */
2950         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
2951         size = size << bsbits;
2952         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2953                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2954         orig_size = size;
2955
2956         /* max size of free chunks */
2957         max = 2 << bsbits;
2958
2959 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2960                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2961
2962         /* first, try to predict filesize */
2963         /* XXX: should this table be tunable? */
2964         start_off = 0;
2965         if (size <= 16 * 1024) {
2966                 size = 16 * 1024;
2967         } else if (size <= 32 * 1024) {
2968                 size = 32 * 1024;
2969         } else if (size <= 64 * 1024) {
2970                 size = 64 * 1024;
2971         } else if (size <= 128 * 1024) {
2972                 size = 128 * 1024;
2973         } else if (size <= 256 * 1024) {
2974                 size = 256 * 1024;
2975         } else if (size <= 512 * 1024) {
2976                 size = 512 * 1024;
2977         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2978                 size = 1024 * 1024;
2979         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2980                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2981                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2982                 size = 2 * 1024 * 1024;
2983         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2984                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2985                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2986                 size = 4 * 1024 * 1024;
2987         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2988                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2989                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2990                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2991                 size = 8 * 1024 * 1024;
2992         } else {
2993                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2994                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2995         }
2996         size = size >> bsbits;
2997         start = start_off >> bsbits;
2998
2999         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3000         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3001                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3002                 start = ar->lleft + 1;
3003         }
3004         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3005                 size -= start + size - ar->lright;
3006
3007         end = start + size;
3008
3009         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3010         rcu_read_lock();
3011         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3012                 ext4_lblk_t pa_end;
3013
3014                 if (pa->pa_deleted)
3015                         continue;
3016                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3017                 if (pa->pa_deleted) {
3018                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3019                         continue;
3020                 }
3021
3022                 pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
3023
3024                 /* PA must not overlap original request */
3025                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3026                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3027
3028                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3029                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3030                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3031                         continue;
3032                 }
3033                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3034
3035                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3036                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3037                         BUG_ON(pa_end < start);
3038                         start = pa_end;
3039                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3040                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3041                         end = pa->pa_lstart;
3042                 }
3043                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3044         }
3045         rcu_read_unlock();
3046         size = end - start;
3047
3048         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3049         rcu_read_lock();
3050         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3051                 ext4_lblk_t pa_end;
3052                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3053                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3054                         pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
3055                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3056                 }
3057                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3058         }
3059         rcu_read_unlock();
3060
3061         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3062                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3063                 printk(KERN_ERR "start %lu, size %lu, fe_logical %lu\n",
3064                         (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3065                         (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3066         }
3067         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3068                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3069         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3070
3071         /* now prepare goal request */
3072
3073         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3074          * placement or satisfy big request as is */
3075         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3076         ac->ac_g_ex.fe_len = size;
3077
3078         /* define goal start in order to merge */
3079         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3080                 /* merge to the right */
3081                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3082                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3083                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3084                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3085         }
3086         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3087                 /* merge to the left */
3088                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3089                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3090                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3091                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3092         }
3093
3094         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3095                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3096 }
3097
3098 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3099 {
3100         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3101
3102         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3103                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3104                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3105                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3106                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3107                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3108                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3109                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3110                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3111                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3112                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3113         }
3114
3115         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3116                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3117         else
3118                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3119 }
3120
3121 /*
3122  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3123  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3124  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3125  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3126  */
3127 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3128 {
3129         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3130         int len;
3131
3132         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
3133                 len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3134                 pa->pa_free += len;
3135         }
3136
3137 }
3138
3139 /*
3140  * use blocks preallocated to inode
3141  */
3142 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3143                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3144 {
3145         ext4_fsblk_t start;
3146         ext4_fsblk_t end;
3147         int len;
3148
3149         /* found preallocated blocks, use them */
3150         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3151         end = min(pa->pa_pstart + pa->pa_len, start + ac->ac_o_ex.fe_len);
3152         len = end - start;
3153         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3154                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3155         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3156         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3157         ac->ac_pa = pa;
3158
3159         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3160         BUG_ON(start + len > pa->pa_pstart + pa->pa_len);
3161         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3162         pa->pa_free -= len;
3163
3164         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3165 }
3166
3167 /*
3168  * use blocks preallocated to locality group
3169  */
3170 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3171                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3172 {
3173         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3174
3175         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3176                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3177                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3178         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3179         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3180         ac->ac_pa = pa;
3181
3182         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3183          * possible race when the group is being loaded concurrently
3184          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3185          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3186          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3187          */
3188         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3189 }
3190
3191 /*
3192  * Return the prealloc space that have minimal distance
3193  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3194  * space that is having currently known minimal distance
3195  * from the goal block.
3196  */
3197 static struct ext4_prealloc_space *
3198 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3199                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3200                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3201 {
3202         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3203
3204         if (cpa == NULL) {
3205                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3206                 return pa;
3207         }
3208         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3209         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3210
3211         if (cur_distance < new_distance)
3212                 return cpa;
3213
3214         /* drop the previous reference */
3215         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3216         atomic_inc(&pa->pa_count);
3217         return pa;
3218 }
3219
3220 /*
3221  * search goal blocks in preallocated space
3222  */
3223 static noinline_for_stack int
3224 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3225 {
3226         int order, i;
3227         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3228         struct ext4_locality_group *lg;
3229         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3230         ext4_fsblk_t goal_block;
3231
3232         /* only data can be preallocated */
3233         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3234                 return 0;
3235
3236         /* first, try per-file preallocation */
3237         rcu_read_lock();
3238         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3239
3240                 /* all fields in this condition don't change,
3241                  * so we can skip locking for them */
3242                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3243                         ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa->pa_lstart + pa->pa_len)
3244                         continue;
3245
3246                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3247                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3248                         pa->pa_pstart + pa->pa_len > EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS)
3249                         continue;
3250
3251                 /* found preallocated blocks, use them */
3252                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3253                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3254                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3255                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3256                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3257                         ac->ac_criteria = 10;
3258                         rcu_read_unlock();
3259                         return 1;
3260                 }
3261                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3262         }
3263         rcu_read_unlock();
3264
3265         /* can we use group allocation? */
3266         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3267                 return 0;
3268
3269         /* inode may have no locality group for some reason */
3270         lg = ac->ac_lg;
3271         if (lg == NULL)
3272                 return 0;
3273         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3274         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3275                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3276                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3277
3278         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3279         /*
3280          * search for the prealloc space that is having
3281          * minimal distance from the goal block.
3282          */
3283         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3284                 rcu_read_lock();
3285                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3286                                         pa_inode_list) {
3287                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3288                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3289                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3290
3291                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3292                                                                 pa, cpa);
3293                         }
3294                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3295                 }
3296                 rcu_read_unlock();
3297         }
3298         if (cpa) {
3299                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3300                 ac->ac_criteria = 20;
3301                 return 1;
3302         }
3303         return 0;
3304 }
3305
3306 /*
3307  * the function goes through all block freed in the group
3308  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3309  * buddy must be generated from this bitmap
3310  * Need to be called with the ext4 group lock held
3311  */
3312 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3313                                                 ext4_group_t group)
3314 {
3315         struct rb_node *n;
3316         struct ext4_group_info *grp;
3317         struct ext4_free_data *entry;
3318
3319         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3320         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3321
3322         while (n) {
3323                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, node);
3324                 mb_set_bits(bitmap, entry->start_blk, entry->count);
3325                 n = rb_next(n);
3326         }
3327         return;
3328 }
3329
3330 /*
3331  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3332  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3333  * Need to be called with ext4 group lock held
3334  */
3335 static noinline_for_stack
3336 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3337                                         ext4_group_t group)
3338 {
3339         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3340         struct ext4_prealloc_space *pa;
3341         struct list_head *cur;
3342         ext4_group_t groupnr;
3343         ext4_grpblk_t start;
3344         int preallocated = 0;
3345         int count = 0;
3346         int len;
3347
3348         /* all form of preallocation discards first load group,
3349          * so the only competing code is preallocation use.
3350          * we don't need any locking here
3351          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3352          * otherwise we could leave used blocks available for
3353          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3354          * is dropping preallocation
3355          */
3356         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3357                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3358                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3359                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3360                                              &groupnr, &start);
3361                 len = pa->pa_len;
3362                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3363                 if (unlikely(len == 0))
3364                         continue;
3365                 BUG_ON(groupnr != group);
3366                 mb_set_bits(bitmap, start, len);
3367                 preallocated += len;
3368                 count++;
3369         }
3370         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3371 }
3372
3373 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3374 {
3375         struct ext4_prealloc_space *pa;
3376         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3377         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3378 }
3379
3380 /*
3381  * drops a reference to preallocated space descriptor
3382  * if this was the last reference and the space is consumed
3383  */
3384 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3385                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3386 {
3387         ext4_group_t grp;
3388         ext4_fsblk_t grp_blk;
3389
3390         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3391                 return;
3392
3393         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3394         spin_lock(&pa->pa_lock);
3395         if (pa->pa_deleted == 1) {
3396                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3397                 return;
3398         }
3399
3400         pa->pa_deleted = 1;
3401         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3402
3403         grp_blk = pa->pa_pstart;
3404         /*
3405          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3406          * next group when pa is used up
3407          */
3408         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3409                 grp_blk--;
3410
3411         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3412
3413         /*
3414          * possible race:
3415          *
3416          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3417          *                                      find block B in PA
3418          *  copy on-disk bitmap to buddy
3419          *                                      mark B in on-disk bitmap
3420          *                                      drop PA from group
3421          *  mark all PAs in buddy
3422          *
3423          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3424          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3425          * against that pair
3426          */
3427         ext4_lock_group(sb, grp);
3428         list_del(&pa->pa_group_list);
3429         ext4_unlock_group(sb, grp);
3430
3431         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3432         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3433         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3434
3435         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3436 }
3437
3438 /*
3439  * creates new preallocated space for given inode
3440  */
3441 static noinline_for_stack int
3442 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3443 {
3444         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3445         struct ext4_prealloc_space *pa;
3446         struct ext4_group_info *grp;
3447         struct ext4_inode_info *ei;
3448
3449         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3450         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3451         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3452         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3453
3454         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3455         if (pa == NULL)
3456                 return -ENOMEM;
3457
3458         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3459                 int winl;
3460                 int wins;
3461                 int win;
3462                 int offs;
3463
3464                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3465                  * so, found space must get proper lstart
3466                  * to cover original request */
3467                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3468                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3469
3470                 /* we're limited by original request in that
3471                  * logical block must be covered any way
3472                  * winl is window we can move our chunk within */
3473                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3474
3475                 /* also, we should cover whole original request */
3476                 wins = ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len;
3477
3478                 /* the smallest one defines real window */
3479                 win = min(winl, wins);
3480
3481                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical % ac->ac_b_ex.fe_len;
3482                 if (offs && offs < win)
3483                         win = offs;
3484
3485                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical - win;
3486                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3487                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3488         }
3489
3490         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3491          * allocated blocks for history */
3492         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3493
3494         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3495         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3496         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3497         pa->pa_free = pa->pa_len;
3498         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3499         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3500         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3501         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3502         pa->pa_deleted = 0;
3503         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3504
3505         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3506                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3507         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3508
3509         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3510         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3511
3512         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3513         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3514
3515         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3516         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3517
3518         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3519         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3520         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3521
3522         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3523         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3524         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3525
3526         return 0;
3527 }
3528
3529 /*
3530  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3531  */
3532 static noinline_for_stack int
3533 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3534 {
3535         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3536         struct ext4_locality_group *lg;
3537         struct ext4_prealloc_space *pa;
3538         struct ext4_group_info *grp;
3539
3540         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3541         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3542         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3543         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3544
3545         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3546         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3547         if (pa == NULL)
3548                 return -ENOMEM;
3549
3550         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3551          * allocated blocks for history */
3552         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3553
3554         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3555         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3556         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3557         pa->pa_free = pa->pa_len;
3558         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3559         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3560         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3561         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3562         pa->pa_deleted = 0;
3563         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3564
3565         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3566                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3567         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3568
3569         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3570         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3571
3572         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3573         lg = ac->ac_lg;
3574         BUG_ON(lg == NULL);
3575
3576         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3577         pa->pa_inode = NULL;
3578
3579         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3580         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3581         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3582
3583         /*
3584          * We will later add the new pa to the right bucket
3585          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3586          */
3587         return 0;
3588 }
3589
3590 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3591 {
3592         int err;
3593
3594         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3595                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3596         else
3597                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3598         return err;
3599 }
3600
3601 /*
3602  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3603  * in-core bitmap and buddy.
3604  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3605  * nobody else can find/use it.
3606  * the caller MUST hold group/inode locks.
3607  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3608  */
3609 static noinline_for_stack int
3610 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3611                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3612 {
3613         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3614         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3615         unsigned int end;
3616         unsigned int next;
3617         ext4_group_t group;
3618         ext4_grpblk_t bit;
3619         unsigned long long grp_blk_start;
3620         int err = 0;
3621         int free = 0;
3622
3623         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3624         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3625         grp_blk_start = pa->pa_pstart - bit;
3626         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3627         end = bit + pa->pa_len;
3628
3629         while (bit < end) {
3630                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3631                 if (bit >= end)
3632                         break;
3633                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3634                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3635                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3636                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3637                 free += next - bit;
3638
3639                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3640                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(sb, pa->pa_inode, pa,
3641                                                grp_blk_start + bit, 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                 printk(KERN_CRIT "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu\n",
3647                         pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3648                         (unsigned long) pa->pa_pstart,
3649                         (unsigned long) pa->pa_len);
3650                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3651                                         free, pa->pa_free);
3652                 /*
3653                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3654                  * from the bitmap and continue.
3655                  */
3656         }
3657         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3658
3659         return err;
3660 }
3661
3662 static noinline_for_stack int
3663 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3664                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3665 {
3666         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3667         ext4_group_t group;
3668         ext4_grpblk_t bit;
3669
3670         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3671         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3672         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3673         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3674         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3675         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3676         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3677
3678         return 0;
3679 }
3680
3681 /*
3682  * releases all preallocations in given group
3683  *
3684  * first, we need to decide discard policy:
3685  * - when do we discard
3686  *   1) ENOSPC
3687  * - how many do we discard
3688  *   1) how many requested
3689  */
3690 static noinline_for_stack int
3691 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3692                                         ext4_group_t group, int needed)
3693 {
3694         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3695         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3696         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3697         struct list_head list;
3698         struct ext4_buddy e4b;
3699         int err;
3700         int busy = 0;
3701         int free = 0;
3702
3703         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3704
3705         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3706                 return 0;
3707
3708         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3709         if (bitmap_bh == NULL) {
3710                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3711                 return 0;
3712         }
3713
3714         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3715         if (err) {
3716                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3717                 put_bh(bitmap_bh);
3718                 return 0;
3719         }
3720
3721         if (needed == 0)
3722                 needed = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) + 1;
3723
3724         INIT_LIST_HEAD(&list);
3725 repeat:
3726         ext4_lock_group(sb, group);
3727         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3728                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3729                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3730                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3731                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3732                         busy = 1;
3733                         continue;
3734                 }
3735                 if (pa->pa_deleted) {
3736                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3737                         continue;
3738                 }
3739
3740                 /* seems this one can be freed ... */
3741                 pa->pa_deleted = 1;
3742
3743                 /* we can trust pa_free ... */
3744                 free += pa->pa_free;
3745
3746                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3747
3748                 list_del(&pa->pa_group_list);
3749                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3750         }
3751
3752         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3753         if (free < needed && busy) {
3754                 busy = 0;
3755                 ext4_unlock_group(sb, group);
3756                 /*
3757                  * Yield the CPU here so that we don't get soft lockup
3758                  * in non preempt case.
3759                  */
3760                 yield();
3761                 goto repeat;
3762         }
3763
3764         /* found anything to free? */
3765         if (list_empty(&list)) {
3766                 BUG_ON(free != 0);
3767                 goto out;
3768         }
3769
3770         /* now free all selected PAs */
3771         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3772
3773                 /* remove from object (inode or locality group) */
3774                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3775                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3776                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3777
3778                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3779                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3780                 else
3781                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3782
3783                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3784                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3785         }
3786
3787 out:
3788         ext4_unlock_group(sb, group);
3789         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3790         put_bh(bitmap_bh);
3791         return free;
3792 }
3793
3794 /*
3795  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3796  *
3797  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3798  * We don't want another block to be served from the prealloc
3799  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3800  *
3801  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3802  */
3803 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3804 {
3805         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3806         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3807         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3808         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3809         ext4_group_t group = 0;
3810         struct list_head list;
3811         struct ext4_buddy e4b;
3812         int err;
3813
3814         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3815                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3816                 return;
3817         }
3818
3819         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3820         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3821
3822         INIT_LIST_HEAD(&list);
3823
3824 repeat:
3825         /* first, collect all pa's in the inode */
3826         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3827         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3828                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3829                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3830                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3831                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3832                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3833                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3834                          * use preallocation while we're discarding it */
3835                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3836                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3837                         printk(KERN_ERR "uh-oh! used pa while discarding\n");
3838                         WARN_ON(1);
3839                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3840                         goto repeat;
3841
3842                 }
3843                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3844                         pa->pa_deleted = 1;
3845                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3846                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3847                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3848                         continue;
3849                 }
3850
3851                 /* someone is deleting pa right now */
3852                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3853                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3854
3855                 /* we have to wait here because pa_deleted
3856                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3857                  * the list. as we might be called from
3858                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3859                  * and concurrent thread which is unlinking
3860                  * pa from inode's list may access already
3861                  * freed memory, bad-bad-bad */
3862
3863                 /* XXX: if this happens too often, we can
3864                  * add a flag to force wait only in case
3865                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3866                  * regular truncate */
3867                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3868                 goto repeat;
3869         }
3870         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3871
3872         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3873                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3874                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3875
3876                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3877                 if (err) {
3878                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3879                                         group);
3880                         continue;
3881                 }
3882
3883                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3884                 if (bitmap_bh == NULL) {
3885                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3886                                         group);
3887                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3888                         continue;
3889                 }
3890
3891                 ext4_lock_group(sb, group);
3892                 list_del(&pa->pa_group_list);
3893                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3894                 ext4_unlock_group(sb, group);
3895
3896                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3897                 put_bh(bitmap_bh);
3898
3899                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3900                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3901         }
3902 }
3903
3904 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3905 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3906 {
3907         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3908         ext4_group_t ngroups, i;
3909
3910         if (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED)
3911                 return;
3912
3913         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: Can't allocate:"
3914                         " Allocation context details:\n");
3915         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: status %d flags %d\n",
3916                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3917         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: orig %lu/%lu/%lu@%lu, goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3918                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d\n",
3919                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3920                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3921                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3922                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3923                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3924                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3925                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3926                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3927                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3928                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3929                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3930                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3931                         (int)ac->ac_criteria);
3932         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: %lu scanned, %d found\n", ac->ac_ex_scanned,
3933                 ac->ac_found);
3934         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: groups: \n");
3935         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3936         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3937                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3938                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3939                 ext4_grpblk_t start;
3940                 struct list_head *cur;
3941                 ext4_lock_group(sb, i);
3942                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3943                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3944                                         pa_group_list);
3945                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3946                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3947                                                      NULL, &start);
3948                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3949                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3950                                start, pa->pa_len);
3951                 }
3952                 ext4_unlock_group(sb, i);
3953
3954                 if (grp->bb_free == 0)
3955                         continue;
3956                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3957                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3958         }
3959         printk(KERN_ERR "\n");
3960 }
3961 #else
3962 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3963 {
3964         return;
3965 }
3966 #endif
3967
3968 /*
3969  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3970  * file is determined by the current size or the resulting size after
3971  * allocation which ever is larger
3972  *
3973  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3974  */
3975 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3976 {
3977         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3978         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3979         loff_t size, isize;
3980
3981         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3982                 return;
3983
3984         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3985                 return;
3986
3987         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
3988         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3989                 >> bsbits;
3990
3991         if ((size == isize) &&
3992             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3993             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3994                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3995                 return;
3996         }
3997
3998         /* don't use group allocation for large files */
3999         size = max(size, isize);
4000         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4001                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4002                 return;
4003         }
4004
4005         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4006         /*
4007          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4008          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4009          * request from multiple CPUs.
4010          */
4011         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4012
4013         /* we're going to use group allocation */
4014         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4015
4016         /* serialize all allocations in the group */
4017         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4018 }
4019
4020 static noinline_for_stack int
4021 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4022                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4023 {
4024         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4025         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4026         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4027         ext4_group_t group;
4028         unsigned int len;
4029         ext4_fsblk_t goal;
4030         ext4_grpblk_t block;
4031
4032         /* we can't allocate > group size */
4033         len = ar->len;
4034
4035         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4036         if (len >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10)
4037                 len = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10;
4038
4039         /* start searching from the goal */
4040         goal = ar->goal;
4041         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4042                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4043                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4044         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4045
4046         /* set up allocation goals */
4047         memset(ac, 0, sizeof(struct ext4_allocation_context));
4048         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical;
4049         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4050         ac->ac_sb = sb;
4051         ac->ac_inode = ar->inode;
4052         ac->ac_o_ex.fe_logical = ar->logical;
4053         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4054         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4055         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4056         ac->ac_g_ex.fe_logical = ar->logical;
4057         ac->ac_g_ex.fe_group = group;
4058         ac->ac_g_ex.fe_start = block;
4059         ac->ac_g_ex.fe_len = len;
4060         ac->ac_flags = ar->flags;
4061
4062         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4063          * locality group. this is a policy, actually */
4064         ext4_mb_group_or_file(ac);
4065
4066         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4067                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4068                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4069                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4070                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4071                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4072                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4073         return 0;
4074
4075 }
4076
4077 static noinline_for_stack void
4078 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4079                                         struct ext4_locality_group *lg,
4080                                         int order, int total_entries)
4081 {
4082         ext4_group_t group = 0;
4083         struct ext4_buddy e4b;
4084         struct list_head discard_list;
4085         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4086
4087         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4088
4089         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4090
4091         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4092         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4093                                                 pa_inode_list) {
4094                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4095                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4096                         /*
4097                          * This is the pa that we just used
4098                          * for block allocation. So don't
4099                          * free that
4100                          */
4101                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4102                         continue;
4103                 }
4104                 if (pa->pa_deleted) {
4105                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4106                         continue;
4107                 }
4108                 /* only lg prealloc space */
4109                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4110
4111                 /* seems this one can be freed ... */
4112                 pa->pa_deleted = 1;
4113                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4114
4115                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4116                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4117
4118                 total_entries--;
4119                 if (total_entries <= 5) {
4120                         /*
4121                          * we want to keep only 5 entries
4122                          * allowing it to grow to 8. This
4123                          * mak sure we don't call discard
4124                          * soon for this list.
4125                          */
4126                         break;
4127                 }
4128         }
4129         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4130
4131         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4132
4133                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4134                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4135                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4136                                         group);
4137                         continue;
4138                 }
4139                 ext4_lock_group(sb, group);
4140                 list_del(&pa->pa_group_list);
4141                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4142                 ext4_unlock_group(sb, group);
4143
4144                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4145                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4146                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4147         }
4148 }
4149
4150 /*
4151  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4152  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4153  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4154  *
4155  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4156  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4157  */
4158
4159 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4160 {
4161         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4162         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4163         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4164         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4165
4166         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4167         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4168                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4169                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4170         /* Add the prealloc space to lg */
4171         rcu_read_lock();
4172         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4173                                                 pa_inode_list) {
4174                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4175                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4176                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4177                         continue;
4178                 }
4179                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4180                         /* Add to the tail of the previous entry */
4181                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4182                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4183                         added = 1;
4184                         /*
4185                          * we want to count the total
4186                          * number of entries in the list
4187                          */
4188                 }
4189                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4190                 lg_prealloc_count++;
4191         }
4192         if (!added)
4193                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4194                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4195         rcu_read_unlock();
4196
4197         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4198         if (lg_prealloc_count > 8) {
4199                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4200                                                 order, lg_prealloc_count);
4201                 return;
4202         }
4203         return ;
4204 }
4205
4206 /*
4207  * release all resource we used in allocation
4208  */
4209 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4210 {
4211         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4212         if (pa) {
4213                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4214                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4215                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4216                         pa->pa_pstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4217                         pa->pa_lstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4218                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4219                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4220                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4221                 }
4222         }
4223         if (ac->alloc_semp)
4224                 up_read(ac->alloc_semp);
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.  We need to release
4231                  * alloc_semp before calling ext4_mb_add_n_trim()
4232                  */
4233                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4234                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4235                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4236                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4237                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4238                 }
4239                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4240         }
4241         if (ac->ac_bitmap_page)
4242                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4243         if (ac->ac_buddy_page)
4244                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4245         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4246                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4247         ext4_mb_collect_stats(ac);
4248         return 0;
4249 }
4250
4251 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4252 {
4253         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4254         int ret;
4255         int freed = 0;
4256
4257         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4258         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4259                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4260                 freed += ret;
4261                 needed -= ret;
4262         }
4263
4264         return freed;
4265 }
4266
4267 /*
4268  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4269  * it tries to use preallocation first, then falls back
4270  * to usual allocation
4271  */
4272 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4273                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4274 {
4275         int freed;
4276         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4277         struct ext4_sb_info *sbi;
4278         struct super_block *sb;
4279         ext4_fsblk_t block = 0;
4280         unsigned int inquota = 0;
4281         unsigned int reserv_blks = 0;
4282
4283         sb = ar->inode->i_sb;
4284         sbi = EXT4_SB(sb);
4285
4286         trace_ext4_request_blocks(ar);
4287
4288         /*
4289          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4290          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4291          * reserved when data being copied into pagecache.
4292          */
4293         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4294                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4295         else {
4296                 /* Without delayed allocation we need to verify
4297                  * there is enough free blocks to do block allocation
4298                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4299                  */
4300                 while (ar->len && ext4_claim_free_blocks(sbi, ar->len)) {
4301                         /* let others to free the space */
4302                         yield();
4303                         ar->len = ar->len >> 1;
4304                 }
4305                 if (!ar->len) {
4306                         *errp = -ENOSPC;
4307                         return 0;
4308                 }
4309                 reserv_blks = ar->len;
4310                 while (ar->len && dquot_alloc_block(ar->inode, ar->len)) {
4311                         ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4312                         ar->len--;
4313                 }
4314                 inquota = ar->len;
4315                 if (ar->len == 0) {
4316                         *errp = -EDQUOT;
4317                         goto out;
4318                 }
4319         }
4320
4321         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4322         if (!ac) {
4323                 ar->len = 0;
4324                 *errp = -ENOMEM;
4325                 goto out;
4326         }
4327
4328         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4329         if (*errp) {
4330                 ar->len = 0;
4331                 goto out;
4332         }
4333
4334         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4335         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4336                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4337                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4338 repeat:
4339                 /* allocate space in core */
4340                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4341                 if (*errp)
4342                         goto errout;
4343
4344                 /* as we've just preallocated more space than
4345                  * user requested orinally, we store allocated
4346                  * space in a special descriptor */
4347                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4348                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4349                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4350         }
4351         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4352                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_blks);
4353                 if (*errp == -EAGAIN) {
4354                         /*
4355                          * drop the reference that we took
4356                          * in ext4_mb_use_best_found
4357                          */
4358                         ext4_mb_release_context(ac);
4359                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4360                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4361                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4362                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4363                         goto repeat;
4364                 } else if (*errp)
4365                 errout:
4366                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4367                 else {
4368                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4369                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4370                 }
4371         } else {
4372                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4373                 if (freed)
4374                         goto repeat;
4375                 *errp = -ENOSPC;
4376         }
4377
4378         if (*errp) {
4379                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4380                 ar->len = 0;
4381                 ext4_mb_show_ac(ac);
4382         }
4383         ext4_mb_release_context(ac);
4384 out:
4385         if (ac)
4386                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4387         if (inquota && ar->len < inquota)
4388                 dquot_free_block(ar->inode, inquota - ar->len);
4389         if (!ar->len) {
4390                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4391                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4392                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4393                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter,
4394                                                 reserv_blks);
4395         }
4396
4397         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4398
4399         return block;
4400 }
4401
4402 /*
4403  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4404  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4405  * AND the blocks are associated with the same group.
4406  */
4407 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4408                         struct ext4_free_data *entry2)
4409 {
4410         if ((entry1->t_tid == entry2->t_tid) &&
4411             (entry1->group == entry2->group) &&
4412             ((entry1->start_blk + entry1->count) == entry2->start_blk))
4413                 return 1;
4414         return 0;
4415 }
4416
4417 static noinline_for_stack int
4418 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4419                       struct ext4_free_data *new_entry)
4420 {
4421         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4422         ext4_grpblk_t block;
4423         struct ext4_free_data *entry;
4424         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4425         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4426         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4427         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4428         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4429
4430         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4431         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4432         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4433
4434         new_node = &new_entry->node;
4435         block = new_entry->start_blk;
4436
4437         if (!*n) {
4438                 /* first free block exent. We need to
4439                    protect buddy cache from being freed,
4440                  * otherwise we'll refresh it from
4441                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4442                  * blocks */
4443                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4444                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4445         }
4446         while (*n) {
4447                 parent = *n;
4448                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, node);
4449                 if (block < entry->start_blk)
4450                         n = &(*n)->rb_left;
4451                 else if (block >= (entry->start_blk + entry->count))
4452                         n = &(*n)->rb_right;
4453                 else {
4454                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4455                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) + block,
4456                                 "Block already on to-be-freed list");
4457                         return 0;
4458                 }
4459         }
4460
4461         rb_link_node(new_node, parent, n);
4462         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4463
4464         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4465         node = rb_prev(new_node);
4466         if (node) {
4467                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4468                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4469                         new_entry->start_blk = entry->start_blk;
4470                         new_entry->count += entry->count;
4471                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4472                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4473                         list_del(&entry->list);
4474                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4475                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4476                 }
4477         }
4478
4479         node = rb_next(new_node);
4480         if (node) {
4481                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4482                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4483                         new_entry->count += entry->count;
4484                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4485                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4486                         list_del(&entry->list);
4487                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4488                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4489                 }
4490         }
4491         /* Add the extent to transaction's private list */
4492         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4493         list_add(&new_entry->list, &handle->h_transaction->t_private_list);
4494         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4495         return 0;
4496 }
4497
4498 /**
4499  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4500  * @handle:             handle for this transaction
4501  * @inode:              inode
4502  * @block:              start physical block to free
4503  * @count:              number of blocks to count
4504  * @metadata:           Are these metadata blocks
4505  */
4506 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4507                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4508                       unsigned long count, int flags)
4509 {
4510         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4511         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4512         struct ext4_group_desc *gdp;
4513         unsigned long freed = 0;
4514         unsigned int overflow;
4515         ext4_grpblk_t bit;
4516         struct buffer_head *gd_bh;
4517         ext4_group_t block_group;
4518         struct ext4_sb_info *sbi;
4519         struct ext4_buddy e4b;
4520         int err = 0;
4521         int ret;
4522
4523         if (bh) {
4524                 if (block)
4525                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4526                 else
4527                         block = bh->b_blocknr;
4528         }
4529
4530         sbi = EXT4_SB(sb);
4531         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4532             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4533                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4534                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4535                 goto error_return;
4536         }
4537
4538         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4539         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4540
4541         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4542                 struct buffer_head *tbh = bh;
4543                 int i;
4544
4545                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4546
4547                 for (i = 0; i < count; i++) {
4548                         if (!bh)
4549                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4550                                                         block + i);
4551                         if (unlikely(!tbh))
4552                                 continue;
4553                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4554                                     inode, tbh, block + i);
4555                 }
4556         }
4557
4558         /*
4559          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4560          * after the transaction is committed, which we can do by
4561          * treating the block as metadata, below.  We make an
4562          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4563          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4564          */
4565         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4566                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4567
4568 do_more:
4569         overflow = 0;
4570         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4571
4572         /*
4573          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4574          * boundary.
4575          */
4576         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4577                 overflow = bit + count - EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4578                 count -= overflow;
4579         }
4580         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4581         if (!bitmap_bh) {
4582                 err = -EIO;
4583                 goto error_return;
4584         }
4585         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4586         if (!gdp) {
4587                 err = -EIO;
4588                 goto error_return;
4589         }
4590
4591         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4592             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4593             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4594                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4595             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4596                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4597
4598                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4599                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4600                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4601                 goto error_return;
4602         }
4603
4604         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4605         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4606         if (err)
4607                 goto error_return;
4608
4609         /*
4610          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4611          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4612          * using it
4613          */
4614         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4615         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4616         if (err)
4617                 goto error_return;
4618 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4619         {
4620                 int i;
4621                 for (i = 0; i < count; i++)
4622                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4623         }
4624 #endif
4625         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count);
4626
4627         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4628         if (err)
4629                 goto error_return;
4630
4631         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4632                 struct ext4_free_data *new_entry;
4633                 /*
4634                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4635                  * be used until this transaction is committed
4636                  */
4637                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_ext_cachep, GFP_NOFS);
4638                 if (!new_entry) {
4639                         err = -ENOMEM;
4640                         goto error_return;
4641                 }
4642                 new_entry->start_blk = bit;
4643                 new_entry->group  = block_group;
4644                 new_entry->count = count;
4645                 new_entry->t_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4646
4647                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4648                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4649                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4650         } else {
4651                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4652                  * with group lock held. generate_buddy look at
4653                  * them with group lock_held
4654                  */
4655                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4656                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4657                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count);
4658         }
4659
4660         ret = ext4_free_blks_count(sb, gdp) + count;
4661         ext4_free_blks_set(sb, gdp, ret);
4662         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, gdp);
4663         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4664         percpu_counter_add(&sbi->s_freeblocks_counter, count);
4665
4666         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4667                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4668                 atomic_add(count, &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
4669         }
4670
4671         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4672
4673         freed += count;
4674
4675         /* We dirtied the bitmap block */
4676         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4677         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4678
4679         /* And the group descriptor block */
4680         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4681         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4682         if (!err)
4683                 err = ret;
4684
4685         if (overflow && !err) {
4686                 block += count;
4687                 count = overflow;
4688                 put_bh(bitmap_bh);
4689                 goto do_more;
4690         }
4691         ext4_mark_super_dirty(sb);
4692 error_return:
4693         if (freed)
4694                 dquot_free_block(inode, freed);
4695         brelse(bitmap_bh);
4696         ext4_std_error(sb, err);
4697         return;
4698 }
4699
4700 /**
4701  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4702  * @sb:         super block for the file system
4703  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
4704  * @count:      number of blocks to TRIM
4705  * @group:      alloc. group we are working with
4706  * @e4b:        ext4 buddy for the group
4707  *
4708  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
4709  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
4710  * be called with under the group lock.
4711  */
4712 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
4713                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
4714 {
4715         struct ext4_free_extent ex;
4716         int ret = 0;
4717
4718         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
4719
4720         ex.fe_start = start;
4721         ex.fe_group = group;
4722         ex.fe_len = count;
4723
4724         /*
4725          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
4726          * being trimmed.
4727          */
4728         mb_mark_used(e4b, &ex);
4729         ext4_unlock_group(sb, group);
4730
4731         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
4732
4733         ext4_lock_group(sb, group);
4734         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
4735         return ret;
4736 }
4737
4738 /**
4739  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
4740  * @sb:                 super block for file system
4741  * @e4b:                ext4 buddy
4742  * @start:              first group block to examine
4743  * @max:                last group block to examine
4744  * @minblocks:          minimum extent block count
4745  *
4746  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
4747  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
4748  * the extent.
4749  *
4750  *
4751  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
4752  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
4753  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
4754  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
4755  */
4756 ext4_grpblk_t ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, struct ext4_buddy *e4b,
4757                 ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max, ext4_grpblk_t minblocks)
4758 {
4759         void *bitmap;
4760         ext4_grpblk_t next, count = 0;
4761         ext4_group_t group;
4762         int ret = 0;
4763
4764         BUG_ON(e4b == NULL);
4765
4766         bitmap = e4b->bd_bitmap;
4767         group = e4b->bd_group;
4768         start = (e4b->bd_info->bb_first_free > start) ?
4769                 e4b->bd_info->bb_first_free : start;
4770         ext4_lock_group(sb, group);
4771
4772         while (start < max) {
4773                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, start);
4774                 if (start >= max)
4775                         break;
4776                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max, start);
4777
4778                 if ((next - start) >= minblocks) {
4779                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
4780                                 next - start, group, e4b);
4781                         if (ret < 0)
4782                                 break;
4783                         count += next - start;
4784                 }
4785                 start = next + 1;
4786
4787                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4788                         count = -ERESTARTSYS;
4789                         break;
4790                 }
4791
4792                 if (need_resched()) {
4793                         ext4_unlock_group(sb, group);
4794                         cond_resched();
4795                         ext4_lock_group(sb, group);
4796                 }
4797
4798                 if ((e4b->bd_info->bb_free - count) < minblocks)
4799                         break;
4800         }
4801         ext4_unlock_group(sb, group);
4802
4803         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
4804                 count, group);
4805
4806         if (ret < 0)
4807                 count = ret;
4808
4809         return count;
4810 }
4811
4812 /**
4813  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
4814  * @sb:                 superblock for filesystem
4815  * @range:              fstrim_range structure
4816  *
4817  * start:       First Byte to trim
4818  * len:         number of Bytes to trim from start
4819  * minlen:      minimum extent length in Bytes
4820  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
4821  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
4822  * is invoked to trim all free space.
4823  */
4824 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
4825 {
4826         struct ext4_buddy e4b;
4827         ext4_group_t first_group, last_group;
4828         ext4_group_t group, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4829         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_block, last_block;
4830         uint64_t start, len, minlen, trimmed;
4831         ext4_fsblk_t first_data_blk =
4832                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
4833         int ret = 0;
4834
4835         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
4836         len = range->len >> sb->s_blocksize_bits;
4837         minlen = range->minlen >> sb->s_blocksize_bits;
4838         trimmed = 0;
4839
4840         if (unlikely(minlen > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)))
4841                 return -EINVAL;
4842         if (start < first_data_blk) {
4843                 len -= first_data_blk - start;
4844                 start = first_data_blk;
4845         }
4846
4847         /* Determine first and last group to examine based on start and len */
4848         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
4849                                      &first_group, &first_block);
4850         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) (start + len),
4851                                      &last_group, &last_block);
4852         last_group = (last_group > ngroups - 1) ? ngroups - 1 : last_group;
4853         last_block = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4854
4855         if (first_group > last_group)
4856                 return -EINVAL;
4857
4858         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
4859                 ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4860                 if (ret) {
4861                         ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
4862                                         "information for %u", group);
4863                         break;
4864                 }
4865
4866                 if (len >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb))
4867                         len -= (EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - first_block);
4868                 else
4869                         last_block = first_block + len;
4870
4871                 if (e4b.bd_info->bb_free >= minlen) {
4872                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, &e4b, first_block,
4873                                                 last_block, minlen);
4874                         if (cnt < 0) {
4875                                 ret = cnt;
4876                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4877                                 break;
4878                         }
4879                 }
4880                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4881                 trimmed += cnt;
4882                 first_block = 0;
4883         }
4884         range->len = trimmed * sb->s_blocksize;
4885
4886         return ret;
4887 }