e16583032b6b17342b9ebfac34c13975ce21c2f9
[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 makes sure that
79  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
80  *
81  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
82  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
83  * pa_free.
84  *
85  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
86  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
87  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
88  *
89  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
90  *
91  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
92  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
93  *
94  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
95  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
96  *
97  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
98  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
99  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
100  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
101  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
102  * we can access them through the page cache. The information regarding
103  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
104  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
105  * inode as:
106  *
107  *  {                        page                        }
108  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
109  *
110  *
111  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
112  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
113  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
114  * which is blocks_per_page/2
115  *
116  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
117  * away when the filesystem is unmounted.
118  *
119  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
120  * to locate that many free blocks we return with additional information
121  * regarding rest of the contiguous physical block available
122  *
123  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
124  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
125  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
126  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
127  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
128  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
129  * sbi->s_mb_group_prealloc. Default value of s_mb_group_prealloc is
130  * 512 blocks. This can be tuned via
131  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
132  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
133  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
134  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
135  * greater than the default mb_group_prealloc.
136  *
137  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
138  *
139  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
140  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
141  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
142  *
143  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
144  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
145  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
146  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
147  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
148  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
149  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
150  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
151  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
152  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
153  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
154  * the group specified as the goal value in allocation context via
155  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
156  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
157  * checked.
158  *
159  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
160  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
161  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
162  * subsequent request.
163  */
164
165 /*
166  * mballoc operates on the following data:
167  *  - on-disk bitmap
168  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
169  *  - preallocation descriptors (PAs)
170  *
171  * there are two types of preallocations:
172  *  - inode
173  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
174  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
175  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
176  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
177  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
178  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
179  *    also means that freeing any block within descriptor's range
180  *    must discard all preallocated blocks.
181  *  - locality group
182  *    assigned to specific locality group which does not translate to
183  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
184  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
185  *    it's consumed from the beginning to the end.
186  *
187  * relation between them can be expressed as:
188  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
189  *
190  * this mean blocks mballoc considers used are:
191  *  - allocated blocks (persistent)
192  *  - preallocated blocks (non-persistent)
193  *
194  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
195  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
196  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
197  *
198  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
199  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
200  *
201  * all operations can be expressed as:
202  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
203  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
204  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
205  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
206  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
207  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
208  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
209  *        is used in real operation because we can't know actual used
210  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
211  *
212  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
213  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
214  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
215  * the following knowledge:
216  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
217  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
218  *     nobody can re-allocate that block
219  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
220  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
221  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
222  *     block
223  *
224  * so, now we're building a concurrency table:
225  *  - init buddy vs.
226  *    - new PA
227  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
228  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
229  *    - use inode PA
230  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
231  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
232  *    - discard inode PA
233  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
234  *    - use locality group PA
235  *      again PA-=N must be serialized with init
236  *    - discard locality group PA
237  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
238  *  - new PA vs.
239  *    - use inode PA
240  *      i_data_sem serializes them
241  *    - discard inode PA
242  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
243  *    - use locality group PA
244  *      some mutex should serialize them
245  *    - discard locality group PA
246  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
247  *  - use inode PA
248  *    - use inode PA
249  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
250  *    - discard inode PA
251  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
252  *    - use locality group PA
253  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
254  *    - discard locality group PA
255  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
256  *
257  * now we're ready to make few consequences:
258  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
259  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
260  *  - PA changes only after on-disk bitmap
261  *  - discard must not compete with init. either init is done before
262  *    any discard or they're serialized somehow
263  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
264  *
265  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
266  * in this case, but we should care about concurrent init
267  *
268  */
269
270  /*
271  * Logic in few words:
272  *
273  *  - allocation:
274  *    load group
275  *    find blocks
276  *    mark bits in on-disk bitmap
277  *    release group
278  *
279  *  - use preallocation:
280  *    find proper PA (per-inode or group)
281  *    load group
282  *    mark bits in on-disk bitmap
283  *    release group
284  *    release PA
285  *
286  *  - free:
287  *    load group
288  *    mark bits in on-disk bitmap
289  *    release group
290  *
291  *  - discard preallocations in group:
292  *    mark PAs deleted
293  *    move them onto local list
294  *    load on-disk bitmap
295  *    load group
296  *    remove PA from object (inode or locality group)
297  *    mark free blocks in-core
298  *
299  *  - discard inode's preallocations:
300  */
301
302 /*
303  * Locking rules
304  *
305  * Locks:
306  *  - bitlock on a group        (group)
307  *  - object (inode/locality)   (object)
308  *  - per-pa lock               (pa)
309  *
310  * Paths:
311  *  - new pa
312  *    object
313  *    group
314  *
315  *  - find and use pa:
316  *    pa
317  *
318  *  - release consumed pa:
319  *    pa
320  *    group
321  *    object
322  *
323  *  - generate in-core bitmap:
324  *    group
325  *        pa
326  *
327  *  - discard all for given object (inode, locality group):
328  *    object
329  *        pa
330  *    group
331  *
332  *  - discard all for given group:
333  *    group
334  *        pa
335  *    group
336  *        object
337  *
338  */
339 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
340 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
341 static struct kmem_cache *ext4_free_ext_cachep;
342
343 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
344  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
345  * each unique s_blocksize_bits */
346 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
347 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
348
349 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
350         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
351         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
352         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
353 };
354
355 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
356                                         ext4_group_t group);
357 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
358                                                 ext4_group_t group);
359 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn);
360
361 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
362 {
363 #if BITS_PER_LONG == 64
364         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
365         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
366 #elif BITS_PER_LONG == 32
367         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
368         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
369 #else
370 #error "how many bits you are?!"
371 #endif
372         return addr;
373 }
374
375 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
376 {
377         /*
378          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
379          * needs unsigned long aligned address
380          */
381         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
382         return ext4_test_bit(bit, addr);
383 }
384
385 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
386 {
387         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
388         ext4_set_bit(bit, addr);
389 }
390
391 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
392 {
393         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
394         ext4_clear_bit(bit, addr);
395 }
396
397 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
398 {
399         int fix = 0, ret, tmpmax;
400         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
401         tmpmax = max + fix;
402         start += fix;
403
404         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
405         if (ret > max)
406                 return max;
407         return ret;
408 }
409
410 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
411 {
412         int fix = 0, ret, tmpmax;
413         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
414         tmpmax = max + fix;
415         start += fix;
416
417         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
418         if (ret > max)
419                 return max;
420         return ret;
421 }
422
423 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
424 {
425         char *bb;
426
427         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
428         BUG_ON(max == NULL);
429
430         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
431                 *max = 0;
432                 return NULL;
433         }
434
435         /* at order 0 we see each particular block */
436         if (order == 0) {
437                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
438                 return EXT4_MB_BITMAP(e4b);
439         }
440
441         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b) + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
442         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
443
444         return bb;
445 }
446
447 #ifdef DOUBLE_CHECK
448 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
449                            int first, int count)
450 {
451         int i;
452         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
453
454         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
455                 return;
456         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
457         for (i = 0; i < count; i++) {
458                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
459                         ext4_fsblk_t blocknr;
460
461                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
462                         blocknr += first + i;
463                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
464                                               inode ? inode->i_ino : 0,
465                                               blocknr,
466                                               "freeing block already freed "
467                                               "(bit %u)",
468                                               first + i);
469                 }
470                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
471         }
472 }
473
474 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
475 {
476         int i;
477
478         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
479                 return;
480         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
481         for (i = 0; i < count; i++) {
482                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
483                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
484         }
485 }
486
487 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
488 {
489         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
490                 unsigned char *b1, *b2;
491                 int i;
492                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
493                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
494                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
495                         if (b1[i] != b2[i]) {
496                                 printk(KERN_ERR "corruption in group %u "
497                                        "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
498                                        "on disk/prealloc\n",
499                                        e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
500                                 BUG();
501                         }
502                 }
503         }
504 }
505
506 #else
507 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
508                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
509 {
510         return;
511 }
512 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
513                                                 int first, int count)
514 {
515         return;
516 }
517 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
518 {
519         return;
520 }
521 #endif
522
523 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
524
525 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
526 do {                                                                    \
527         if (!(assert)) {                                                \
528                 printk(KERN_EMERG                                       \
529                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
530                         function, file, line, # assert);                \
531                 BUG();                                                  \
532         }                                                               \
533 } while (0)
534
535 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
536                                 const char *function, int line)
537 {
538         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
539         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
540         int max;
541         int max2;
542         int i;
543         int j;
544         int k;
545         int count;
546         struct ext4_group_info *grp;
547         int fragments = 0;
548         int fstart;
549         struct list_head *cur;
550         void *buddy;
551         void *buddy2;
552
553         {
554                 static int mb_check_counter;
555                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
556                         return 0;
557         }
558
559         while (order > 1) {
560                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
561                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
562                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
563                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
564                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
565                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
566
567                 count = 0;
568                 for (i = 0; i < max; i++) {
569
570                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
571                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
572                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
573                                         MB_CHECK_ASSERT(
574                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
575                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
576                                         MB_CHECK_ASSERT(
577                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
578                                 }
579                                 continue;
580                         }
581
582                         /* both bits in buddy2 must be 0 */
583                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
584                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
585
586                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
587                                 k = (i * (1 << order)) + j;
588                                 MB_CHECK_ASSERT(
589                                         !mb_test_bit(k, EXT4_MB_BITMAP(e4b)));
590                         }
591                         count++;
592                 }
593                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
594                 order--;
595         }
596
597         fstart = -1;
598         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
599         for (i = 0; i < max; i++) {
600                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
601                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
602                         if (fstart == -1) {
603                                 fragments++;
604                                 fstart = i;
605                         }
606                         continue;
607                 }
608                 fstart = -1;
609                 /* check used bits only */
610                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
611                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
612                         k = i >> j;
613                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
614                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
615                 }
616         }
617         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
618         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
619
620         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
621         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
622                 ext4_group_t groupnr;
623                 struct ext4_prealloc_space *pa;
624                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
625                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
626                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
627                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
628                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
629         }
630         return 0;
631 }
632 #undef MB_CHECK_ASSERT
633 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
634                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
635 #else
636 #define mb_check_buddy(e4b)
637 #endif
638
639 /*
640  * Divide blocks started from @first with length @len into
641  * smaller chunks with power of 2 blocks.
642  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
643  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
644  */
645 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
646                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
647                                         struct ext4_group_info *grp)
648 {
649         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
650         ext4_grpblk_t min;
651         ext4_grpblk_t max;
652         ext4_grpblk_t chunk;
653         unsigned short border;
654
655         BUG_ON(len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb));
656
657         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
658
659         while (len > 0) {
660                 /* find how many blocks can be covered since this position */
661                 max = ffs(first | border) - 1;
662
663                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
664                 min = fls(len) - 1;
665
666                 if (max < min)
667                         min = max;
668                 chunk = 1 << min;
669
670                 /* mark multiblock chunks only */
671                 grp->bb_counters[min]++;
672                 if (min > 0)
673                         mb_clear_bit(first >> min,
674                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
675
676                 len -= chunk;
677                 first += chunk;
678         }
679 }
680
681 /*
682  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
683  * group.
684  */
685 static void
686 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
687 {
688         int i;
689         int bits;
690
691         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
692
693         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
694         for (i = bits; i >= 0; i--) {
695                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
696                         grp->bb_largest_free_order = i;
697                         break;
698                 }
699         }
700 }
701
702 static noinline_for_stack
703 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
704                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
705 {
706         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
707         ext4_grpblk_t max = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
708         ext4_grpblk_t i = 0;
709         ext4_grpblk_t first;
710         ext4_grpblk_t len;
711         unsigned free = 0;
712         unsigned fragments = 0;
713         unsigned long long period = get_cycles();
714
715         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
716          * of on-disk bitmap and preallocations */
717         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
718         grp->bb_first_free = i;
719         while (i < max) {
720                 fragments++;
721                 first = i;
722                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
723                 len = i - first;
724                 free += len;
725                 if (len > 1)
726                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
727                 else
728                         grp->bb_counters[0]++;
729                 if (i < max)
730                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
731         }
732         grp->bb_fragments = fragments;
733
734         if (free != grp->bb_free) {
735                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
736                                       "%u blocks in bitmap, %u in gd",
737                                       free, grp->bb_free);
738                 /*
739                  * If we intent to continue, we consider group descritor
740                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
741                  */
742                 grp->bb_free = free;
743         }
744         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
745
746         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
747
748         period = get_cycles() - period;
749         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
750         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
751         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
752         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
753 }
754
755 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
756  * for convenience. The information regarding each group
757  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
758  * block bitmap and buddy information. The information are
759  * stored in the inode as
760  *
761  * {                        page                        }
762  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
763  *
764  *
765  * one block each for bitmap and buddy information.
766  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
767  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
768  * So it can have information regarding groups_per_page which
769  * is blocks_per_page/2
770  *
771  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
772  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
773  */
774
775 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
776 {
777         ext4_group_t ngroups;
778         int blocksize;
779         int blocks_per_page;
780         int groups_per_page;
781         int err = 0;
782         int i;
783         ext4_group_t first_group;
784         int first_block;
785         struct super_block *sb;
786         struct buffer_head *bhs;
787         struct buffer_head **bh;
788         struct inode *inode;
789         char *data;
790         char *bitmap;
791         struct ext4_group_info *grinfo;
792
793         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
794
795         inode = page->mapping->host;
796         sb = inode->i_sb;
797         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
798         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
799         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
800
801         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
802         if (groups_per_page == 0)
803                 groups_per_page = 1;
804
805         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
806         if (groups_per_page > 1) {
807                 err = -ENOMEM;
808                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
809                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
810                 if (bh == NULL)
811                         goto out;
812         } else
813                 bh = &bhs;
814
815         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
816
817         /* read all groups the page covers into the cache */
818         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
819                 struct ext4_group_desc *desc;
820
821                 if (first_group + i >= ngroups)
822                         break;
823
824                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
825                 /*
826                  * If page is uptodate then we came here after online resize
827                  * which added some new uninitialized group info structs, so
828                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
829                  * which may be currently in use by an allocating task.
830                  */
831                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
832                         bh[i] = NULL;
833                         continue;
834                 }
835
836                 err = -EIO;
837                 desc = ext4_get_group_desc(sb, first_group + i, NULL);
838                 if (desc == NULL)
839                         goto out;
840
841                 err = -ENOMEM;
842                 bh[i] = sb_getblk(sb, ext4_block_bitmap(sb, desc));
843                 if (bh[i] == NULL)
844                         goto out;
845
846                 if (bitmap_uptodate(bh[i]))
847                         continue;
848
849                 lock_buffer(bh[i]);
850                 if (bitmap_uptodate(bh[i])) {
851                         unlock_buffer(bh[i]);
852                         continue;
853                 }
854                 ext4_lock_group(sb, first_group + i);
855                 if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
856                         ext4_init_block_bitmap(sb, bh[i],
857                                                 first_group + i, desc);
858                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
859                         set_buffer_uptodate(bh[i]);
860                         ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
861                         unlock_buffer(bh[i]);
862                         continue;
863                 }
864                 ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
865                 if (buffer_uptodate(bh[i])) {
866                         /*
867                          * if not uninit if bh is uptodate,
868                          * bitmap is also uptodate
869                          */
870                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
871                         unlock_buffer(bh[i]);
872                         continue;
873                 }
874                 get_bh(bh[i]);
875                 /*
876                  * submit the buffer_head for read. We can
877                  * safely mark the bitmap as uptodate now.
878                  * We do it here so the bitmap uptodate bit
879                  * get set with buffer lock held.
880                  */
881                 set_bitmap_uptodate(bh[i]);
882                 bh[i]->b_end_io = end_buffer_read_sync;
883                 submit_bh(READ, bh[i]);
884                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", first_group + i);
885         }
886
887         /* wait for I/O completion */
888         for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
889                 if (bh[i])
890                         wait_on_buffer(bh[i]);
891
892         err = -EIO;
893         for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
894                 if (bh[i] && !buffer_uptodate(bh[i]))
895                         goto out;
896
897         err = 0;
898         first_block = page->index * blocks_per_page;
899         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
900                 int group;
901
902                 group = (first_block + i) >> 1;
903                 if (group >= ngroups)
904                         break;
905
906                 if (!bh[group - first_group])
907                         /* skip initialized uptodate buddy */
908                         continue;
909
910                 /*
911                  * data carry information regarding this
912                  * particular group in the format specified
913                  * above
914                  *
915                  */
916                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
917                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
918
919                 /*
920                  * We place the buddy block and bitmap block
921                  * close together
922                  */
923                 if ((first_block + i) & 1) {
924                         /* this is block of buddy */
925                         BUG_ON(incore == NULL);
926                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
927                                 group, page->index, i * blocksize);
928                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
929                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
930                         grinfo->bb_fragments = 0;
931                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
932                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
933                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
934                         /*
935                          * incore got set to the group block bitmap below
936                          */
937                         ext4_lock_group(sb, group);
938                         /* init the buddy */
939                         memset(data, 0xff, blocksize);
940                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
941                         ext4_unlock_group(sb, group);
942                         incore = NULL;
943                 } else {
944                         /* this is block of bitmap */
945                         BUG_ON(incore != NULL);
946                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
947                                 group, page->index, i * blocksize);
948                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
949
950                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
951                         ext4_lock_group(sb, group);
952                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
953
954                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
955                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
956                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
957                         ext4_unlock_group(sb, group);
958
959                         /* set incore so that the buddy information can be
960                          * generated using this
961                          */
962                         incore = data;
963                 }
964         }
965         SetPageUptodate(page);
966
967 out:
968         if (bh) {
969                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
970                         brelse(bh[i]);
971                 if (bh != &bhs)
972                         kfree(bh);
973         }
974         return err;
975 }
976
977 /*
978  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
979  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
980  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
981  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
982  */
983 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
984                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
985 {
986         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
987         int block, pnum, poff;
988         int blocks_per_page;
989         struct page *page;
990
991         e4b->bd_buddy_page = NULL;
992         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
993
994         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
995         /*
996          * the buddy cache inode stores the block bitmap
997          * and buddy information in consecutive blocks.
998          * So for each group we need two blocks.
999          */
1000         block = group * 2;
1001         pnum = block / blocks_per_page;
1002         poff = block % blocks_per_page;
1003         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1004         if (!page)
1005                 return -EIO;
1006         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1007         e4b->bd_bitmap_page = page;
1008         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1009
1010         if (blocks_per_page >= 2) {
1011                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1012                 return 0;
1013         }
1014
1015         block++;
1016         pnum = block / blocks_per_page;
1017         poff = block % blocks_per_page;
1018         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1019         if (!page)
1020                 return -EIO;
1021         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1022         e4b->bd_buddy_page = page;
1023         return 0;
1024 }
1025
1026 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1027 {
1028         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1029                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1030                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1031         }
1032         if (e4b->bd_buddy_page) {
1033                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1034                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1035         }
1036 }
1037
1038 /*
1039  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1040  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1041  * calling this routine!
1042  */
1043 static noinline_for_stack
1044 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1045 {
1046
1047         struct ext4_group_info *this_grp;
1048         struct ext4_buddy e4b;
1049         struct page *page;
1050         int ret = 0;
1051
1052         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1053         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1054         /*
1055          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1056          * page which map to the group from which we are already
1057          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1058          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1059          * would have pinned buddy page to page cache.
1060          */
1061         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1062         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1063                 /*
1064                  * somebody initialized the group
1065                  * return without doing anything
1066                  */
1067                 goto err;
1068         }
1069
1070         page = e4b.bd_bitmap_page;
1071         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1072         if (ret)
1073                 goto err;
1074         if (!PageUptodate(page)) {
1075                 ret = -EIO;
1076                 goto err;
1077         }
1078         mark_page_accessed(page);
1079
1080         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1081                 /*
1082                  * If both the bitmap and buddy are in
1083                  * the same page we don't need to force
1084                  * init the buddy
1085                  */
1086                 ret = 0;
1087                 goto err;
1088         }
1089         /* init buddy cache */
1090         page = e4b.bd_buddy_page;
1091         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1092         if (ret)
1093                 goto err;
1094         if (!PageUptodate(page)) {
1095                 ret = -EIO;
1096                 goto err;
1097         }
1098         mark_page_accessed(page);
1099 err:
1100         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1101         return ret;
1102 }
1103
1104 /*
1105  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1106  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1107  * calling this routine!
1108  */
1109 static noinline_for_stack int
1110 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1111                                         struct ext4_buddy *e4b)
1112 {
1113         int blocks_per_page;
1114         int block;
1115         int pnum;
1116         int poff;
1117         struct page *page;
1118         int ret;
1119         struct ext4_group_info *grp;
1120         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1121         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1122
1123         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1124
1125         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1126         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1127
1128         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1129         e4b->bd_info = grp;
1130         e4b->bd_sb = sb;
1131         e4b->bd_group = group;
1132         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1133         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1134
1135         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1136                 /*
1137                  * we need full data about the group
1138                  * to make a good selection
1139                  */
1140                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1141                 if (ret)
1142                         return ret;
1143         }
1144
1145         /*
1146          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1147          * and buddy information in consecutive blocks.
1148          * So for each group we need two blocks.
1149          */
1150         block = group * 2;
1151         pnum = block / blocks_per_page;
1152         poff = block % blocks_per_page;
1153
1154         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1155          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1156         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1157         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1158                 if (page)
1159                         /*
1160                          * drop the page reference and try
1161                          * to get the page with lock. If we
1162                          * are not uptodate that implies
1163                          * somebody just created the page but
1164                          * is yet to initialize the same. So
1165                          * wait for it to initialize.
1166                          */
1167                         page_cache_release(page);
1168                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1169                 if (page) {
1170                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1171                         if (!PageUptodate(page)) {
1172                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1173                                 if (ret) {
1174                                         unlock_page(page);
1175                                         goto err;
1176                                 }
1177                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1178                                                (poff * sb->s_blocksize));
1179                         }
1180                         unlock_page(page);
1181                 }
1182         }
1183         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1184                 ret = -EIO;
1185                 goto err;
1186         }
1187         e4b->bd_bitmap_page = page;
1188         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1189         mark_page_accessed(page);
1190
1191         block++;
1192         pnum = block / blocks_per_page;
1193         poff = block % blocks_per_page;
1194
1195         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1196         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1197                 if (page)
1198                         page_cache_release(page);
1199                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1200                 if (page) {
1201                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1202                         if (!PageUptodate(page)) {
1203                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1204                                 if (ret) {
1205                                         unlock_page(page);
1206                                         goto err;
1207                                 }
1208                         }
1209                         unlock_page(page);
1210                 }
1211         }
1212         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1213                 ret = -EIO;
1214                 goto err;
1215         }
1216         e4b->bd_buddy_page = page;
1217         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1218         mark_page_accessed(page);
1219
1220         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1221         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1222
1223         return 0;
1224
1225 err:
1226         if (page)
1227                 page_cache_release(page);
1228         if (e4b->bd_bitmap_page)
1229                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1230         if (e4b->bd_buddy_page)
1231                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1232         e4b->bd_buddy = NULL;
1233         e4b->bd_bitmap = NULL;
1234         return ret;
1235 }
1236
1237 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1238 {
1239         if (e4b->bd_bitmap_page)
1240                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1241         if (e4b->bd_buddy_page)
1242                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1243 }
1244
1245
1246 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1247 {
1248         int order = 1;
1249         void *bb;
1250
1251         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
1252         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1253
1254         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b);
1255         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1256                 block = block >> 1;
1257                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1258                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1259                         return order;
1260                 }
1261                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1262                 order++;
1263         }
1264         return 0;
1265 }
1266
1267 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1268 {
1269         __u32 *addr;
1270
1271         len = cur + len;
1272         while (cur < len) {
1273                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1274                         /* fast path: clear whole word at once */
1275                         addr = bm + (cur >> 3);
1276                         *addr = 0;
1277                         cur += 32;
1278                         continue;
1279                 }
1280                 mb_clear_bit(cur, bm);
1281                 cur++;
1282         }
1283 }
1284
1285 static void mb_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1286 {
1287         __u32 *addr;
1288
1289         len = cur + len;
1290         while (cur < len) {
1291                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1292                         /* fast path: set whole word at once */
1293                         addr = bm + (cur >> 3);
1294                         *addr = 0xffffffff;
1295                         cur += 32;
1296                         continue;
1297                 }
1298                 mb_set_bit(cur, bm);
1299                 cur++;
1300         }
1301 }
1302
1303 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1304                           int first, int count)
1305 {
1306         int block = 0;
1307         int max = 0;
1308         int order;
1309         void *buddy;
1310         void *buddy2;
1311         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1312
1313         BUG_ON(first + count > (sb->s_blocksize << 3));
1314         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1315         mb_check_buddy(e4b);
1316         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1317
1318         e4b->bd_info->bb_free += count;
1319         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1320                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1321
1322         /* let's maintain fragments counter */
1323         if (first != 0)
1324                 block = !mb_test_bit(first - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1325         if (first + count < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1326                 max = !mb_test_bit(first + count, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1327         if (block && max)
1328                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1329         else if (!block && !max)
1330                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1331
1332         /* let's maintain buddy itself */
1333         while (count-- > 0) {
1334                 block = first++;
1335                 order = 0;
1336
1337                 if (!mb_test_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b))) {
1338                         ext4_fsblk_t blocknr;
1339
1340                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1341                         blocknr += block;
1342                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1343                                               inode ? inode->i_ino : 0,
1344                                               blocknr,
1345                                               "freeing already freed block "
1346                                               "(bit %u)", block);
1347                 }
1348                 mb_clear_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1349                 e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1350
1351                 /* start of the buddy */
1352                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1353
1354                 do {
1355                         block &= ~1UL;
1356                         if (mb_test_bit(block, buddy) ||
1357                                         mb_test_bit(block + 1, buddy))
1358                                 break;
1359
1360                         /* both the buddies are free, try to coalesce them */
1361                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order + 1, &max);
1362
1363                         if (!buddy2)
1364                                 break;
1365
1366                         if (order > 0) {
1367                                 /* for special purposes, we don't set
1368                                  * free bits in bitmap */
1369                                 mb_set_bit(block, buddy);
1370                                 mb_set_bit(block + 1, buddy);
1371                         }
1372                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1373                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1374
1375                         block = block >> 1;
1376                         order++;
1377                         e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1378
1379                         mb_clear_bit(block, buddy2);
1380                         buddy = buddy2;
1381                 } while (1);
1382         }
1383         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1384         mb_check_buddy(e4b);
1385 }
1386
1387 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int order, int block,
1388                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1389 {
1390         int next = block;
1391         int max;
1392         int ord;
1393         void *buddy;
1394
1395         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1396         BUG_ON(ex == NULL);
1397
1398         buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1399         BUG_ON(buddy == NULL);
1400         BUG_ON(block >= max);
1401         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1402                 ex->fe_len = 0;
1403                 ex->fe_start = 0;
1404                 ex->fe_group = 0;
1405                 return 0;
1406         }
1407
1408         /* FIXME dorp order completely ? */
1409         if (likely(order == 0)) {
1410                 /* find actual order */
1411                 order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1412                 block = block >> order;
1413         }
1414
1415         ex->fe_len = 1 << order;
1416         ex->fe_start = block << order;
1417         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1418
1419         /* calc difference from given start */
1420         next = next - ex->fe_start;
1421         ex->fe_len -= next;
1422         ex->fe_start += next;
1423
1424         while (needed > ex->fe_len &&
1425                (buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1426
1427                 if (block + 1 >= max)
1428                         break;
1429
1430                 next = (block + 1) * (1 << order);
1431                 if (mb_test_bit(next, EXT4_MB_BITMAP(e4b)))
1432                         break;
1433
1434                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1435
1436                 order = ord;
1437                 block = next >> order;
1438                 ex->fe_len += 1 << order;
1439         }
1440
1441         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1442         return ex->fe_len;
1443 }
1444
1445 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1446 {
1447         int ord;
1448         int mlen = 0;
1449         int max = 0;
1450         int cur;
1451         int start = ex->fe_start;
1452         int len = ex->fe_len;
1453         unsigned ret = 0;
1454         int len0 = len;
1455         void *buddy;
1456
1457         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1458         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1459         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1460         mb_check_buddy(e4b);
1461         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1462
1463         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1464         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1465                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1466
1467         /* let's maintain fragments counter */
1468         if (start != 0)
1469                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1470         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1471                 max = !mb_test_bit(start + len, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1472         if (mlen && max)
1473                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1474         else if (!mlen && !max)
1475                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1476
1477         /* let's maintain buddy itself */
1478         while (len) {
1479                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1480
1481                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1482                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1483                         mlen = 1 << ord;
1484                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1485                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1486                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1487                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1488                         start += mlen;
1489                         len -= mlen;
1490                         BUG_ON(len < 0);
1491                         continue;
1492                 }
1493
1494                 /* store for history */
1495                 if (ret == 0)
1496                         ret = len | (ord << 16);
1497
1498                 /* we have to split large buddy */
1499                 BUG_ON(ord <= 0);
1500                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1501                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1502                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1503
1504                 ord--;
1505                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1506                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1507                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1508                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1509                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1510                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1511         }
1512         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1513
1514         mb_set_bits(EXT4_MB_BITMAP(e4b), ex->fe_start, len0);
1515         mb_check_buddy(e4b);
1516
1517         return ret;
1518 }
1519
1520 /*
1521  * Must be called under group lock!
1522  */
1523 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1524                                         struct ext4_buddy *e4b)
1525 {
1526         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1527         int ret;
1528
1529         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1530         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1531
1532         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1533         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1534         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1535
1536         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1537          * allocated blocks for history */
1538         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1539
1540         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1541         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1542         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1543
1544         /*
1545          * take the page reference. We want the page to be pinned
1546          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1547          * group until we update the bitmap. That would mean we
1548          * double allocate blocks. The reference is dropped
1549          * in ext4_mb_release_context
1550          */
1551         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1552         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1553         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1554         get_page(ac->ac_buddy_page);
1555         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1556         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1557                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1558                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1559                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1560                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1561         }
1562 }
1563
1564 /*
1565  * regular allocator, for general purposes allocation
1566  */
1567
1568 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1569                                         struct ext4_buddy *e4b,
1570                                         int finish_group)
1571 {
1572         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1573         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1574         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1575         struct ext4_free_extent ex;
1576         int max;
1577
1578         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1579                 return;
1580         /*
1581          * We don't want to scan for a whole year
1582          */
1583         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1584                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1585                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1586                 return;
1587         }
1588
1589         /*
1590          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1591          */
1592         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1593                 return;
1594
1595         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1596                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1597                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1598                  * when it was found (within this lock-unlock
1599                  * period or not) */
1600                 max = mb_find_extent(e4b, 0, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1601                 if (max >= gex->fe_len) {
1602                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1603                         return;
1604                 }
1605         }
1606 }
1607
1608 /*
1609  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1610  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1611  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1612  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1613  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1614  * mballoc can't find good enough extent.
1615  *
1616  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1617  */
1618 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1619                                         struct ext4_free_extent *ex,
1620                                         struct ext4_buddy *e4b)
1621 {
1622         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1623         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1624
1625         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1626         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1627         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1628         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1629
1630         ac->ac_found++;
1631
1632         /*
1633          * The special case - take what you catch first
1634          */
1635         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1636                 *bex = *ex;
1637                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1638                 return;
1639         }
1640
1641         /*
1642          * Let's check whether the chuck is good enough
1643          */
1644         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1645                 *bex = *ex;
1646                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1647                 return;
1648         }
1649
1650         /*
1651          * If this is first found extent, just store it in the context
1652          */
1653         if (bex->fe_len == 0) {
1654                 *bex = *ex;
1655                 return;
1656         }
1657
1658         /*
1659          * If new found extent is better, store it in the context
1660          */
1661         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1662                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1663                  * larger than previous best one is better */
1664                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1665                         *bex = *ex;
1666         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1667                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1668                  * an extent that still satisfy the request, but is
1669                  * smaller than previous one */
1670                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1671                         *bex = *ex;
1672         }
1673
1674         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1675 }
1676
1677 static noinline_for_stack
1678 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1679                                         struct ext4_buddy *e4b)
1680 {
1681         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1682         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1683         int max;
1684         int err;
1685
1686         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1687         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1688         if (err)
1689                 return err;
1690
1691         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1692         max = mb_find_extent(e4b, 0, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1693
1694         if (max > 0) {
1695                 ac->ac_b_ex = ex;
1696                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1697         }
1698
1699         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1700         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1701
1702         return 0;
1703 }
1704
1705 static noinline_for_stack
1706 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1707                                 struct ext4_buddy *e4b)
1708 {
1709         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1710         int max;
1711         int err;
1712         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1713         struct ext4_free_extent ex;
1714
1715         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1716                 return 0;
1717
1718         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1719         if (err)
1720                 return err;
1721
1722         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1723         max = mb_find_extent(e4b, 0, ac->ac_g_ex.fe_start,
1724                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1725
1726         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1727                 ext4_fsblk_t start;
1728
1729                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1730                         ex.fe_start;
1731                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1732                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1733                         ac->ac_found++;
1734                         ac->ac_b_ex = ex;
1735                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1736                 }
1737         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1738                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1739                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1740                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1741                 ac->ac_found++;
1742                 ac->ac_b_ex = ex;
1743                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1744         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1745                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1746                  * number of blocks to an existing extent */
1747                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1748                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1749                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1750                 ac->ac_found++;
1751                 ac->ac_b_ex = ex;
1752                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1753         }
1754         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1755         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1756
1757         return 0;
1758 }
1759
1760 /*
1761  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1762  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1763  */
1764 static noinline_for_stack
1765 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1766                                         struct ext4_buddy *e4b)
1767 {
1768         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1769         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1770         void *buddy;
1771         int i;
1772         int k;
1773         int max;
1774
1775         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1776         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1777                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1778                         continue;
1779
1780                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1781                 BUG_ON(buddy == NULL);
1782
1783                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1784                 BUG_ON(k >= max);
1785
1786                 ac->ac_found++;
1787
1788                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1789                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1790                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1791
1792                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1793
1794                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1795
1796                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1797                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1798
1799                 break;
1800         }
1801 }
1802
1803 /*
1804  * The routine scans the group and measures all found extents.
1805  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1806  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1807  */
1808 static noinline_for_stack
1809 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1810                                         struct ext4_buddy *e4b)
1811 {
1812         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1813         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1814         struct ext4_free_extent ex;
1815         int i;
1816         int free;
1817
1818         free = e4b->bd_info->bb_free;
1819         BUG_ON(free <= 0);
1820
1821         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1822
1823         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1824                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1825                                                 EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb), i);
1826                 if (i >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1827                         /*
1828                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1829                          * free blocks even though group info says we
1830                          * we have free blocks
1831                          */
1832                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1833                                         "%d free blocks as per "
1834                                         "group info. But bitmap says 0",
1835                                         free);
1836                         break;
1837                 }
1838
1839                 mb_find_extent(e4b, 0, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1840                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1841                 if (free < ex.fe_len) {
1842                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1843                                         "%d free blocks as per "
1844                                         "group info. But got %d blocks",
1845                                         free, ex.fe_len);
1846                         /*
1847                          * The number of free blocks differs. This mostly
1848                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1849                          * without claiming the space.
1850                          */
1851                         break;
1852                 }
1853
1854                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1855
1856                 i += ex.fe_len;
1857                 free -= ex.fe_len;
1858         }
1859
1860         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1861 }
1862
1863 /*
1864  * This is a special case for storages like raid5
1865  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1866  */
1867 static noinline_for_stack
1868 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1869                                  struct ext4_buddy *e4b)
1870 {
1871         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1872         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1873         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1874         struct ext4_free_extent ex;
1875         ext4_fsblk_t first_group_block;
1876         ext4_fsblk_t a;
1877         ext4_grpblk_t i;
1878         int max;
1879
1880         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1881
1882         /* find first stripe-aligned block in group */
1883         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1884
1885         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1886         do_div(a, sbi->s_stripe);
1887         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1888
1889         while (i < EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1890                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1891                         max = mb_find_extent(e4b, 0, i, sbi->s_stripe, &ex);
1892                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1893                                 ac->ac_found++;
1894                                 ac->ac_b_ex = ex;
1895                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1896                                 break;
1897                         }
1898                 }
1899                 i += sbi->s_stripe;
1900         }
1901 }
1902
1903 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1904 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1905                                 ext4_group_t group, int cr)
1906 {
1907         unsigned free, fragments;
1908         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1909         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1910
1911         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1912
1913         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1914         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1915                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1916                 if (ret)
1917                         return 0;
1918         }
1919
1920         free = grp->bb_free;
1921         fragments = grp->bb_fragments;
1922         if (free == 0)
1923                 return 0;
1924         if (fragments == 0)
1925                 return 0;
1926
1927         switch (cr) {
1928         case 0:
1929                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
1930
1931                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
1932                         return 0;
1933
1934                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1935                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1936                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1937                     ((group % flex_size) == 0))
1938                         return 0;
1939
1940                 return 1;
1941         case 1:
1942                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1943                         return 1;
1944                 break;
1945         case 2:
1946                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1947                         return 1;
1948                 break;
1949         case 3:
1950                 return 1;
1951         default:
1952                 BUG();
1953         }
1954
1955         return 0;
1956 }
1957
1958 static noinline_for_stack int
1959 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
1960 {
1961         ext4_group_t ngroups, group, i;
1962         int cr;
1963         int err = 0;
1964         struct ext4_sb_info *sbi;
1965         struct super_block *sb;
1966         struct ext4_buddy e4b;
1967
1968         sb = ac->ac_sb;
1969         sbi = EXT4_SB(sb);
1970         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1971         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
1972         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
1973                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
1974
1975         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1976
1977         /* first, try the goal */
1978         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
1979         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1980                 goto out;
1981
1982         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
1983                 goto out;
1984
1985         /*
1986          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
1987          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
1988          * try exact allocation using buddy.
1989          */
1990         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
1991         ac->ac_2order = 0;
1992         /*
1993          * We search using buddy data only if the order of the request
1994          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
1995          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
1996          */
1997         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
1998                 /*
1999                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2000                  */
2001                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2002                         ac->ac_2order = i - 1;
2003         }
2004
2005         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2006         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2007                 /* TBD: may be hot point */
2008                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2009                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2010                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2011                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2012         }
2013
2014         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2015         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2016         /*
2017          * cr == 0 try to get exact allocation,
2018          * cr == 3  try to get anything
2019          */
2020 repeat:
2021         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2022                 ac->ac_criteria = cr;
2023                 /*
2024                  * searching for the right group start
2025                  * from the goal value specified
2026                  */
2027                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2028
2029                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2030                         if (group == ngroups)
2031                                 group = 0;
2032
2033                         /* This now checks without needing the buddy page */
2034                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2035                                 continue;
2036
2037                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2038                         if (err)
2039                                 goto out;
2040
2041                         ext4_lock_group(sb, group);
2042
2043                         /*
2044                          * We need to check again after locking the
2045                          * block group
2046                          */
2047                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2048                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2049                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2050                                 continue;
2051                         }
2052
2053                         ac->ac_groups_scanned++;
2054                         if (cr == 0)
2055                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2056                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2057                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2058                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2059                         else
2060                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2061
2062                         ext4_unlock_group(sb, group);
2063                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2064
2065                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2066                                 break;
2067                 }
2068         }
2069
2070         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2071             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2072                 /*
2073                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2074                  * the best chunk we've found so far
2075                  */
2076
2077                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2078                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2079                         /*
2080                          * Someone more lucky has already allocated it.
2081                          * The only thing we can do is just take first
2082                          * found block(s)
2083                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2084                          */
2085                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2086                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2087                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2088                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2089                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2090                         cr = 3;
2091                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2092                         goto repeat;
2093                 }
2094         }
2095 out:
2096         return err;
2097 }
2098
2099 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2100 {
2101         struct super_block *sb = seq->private;
2102         ext4_group_t group;
2103
2104         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2105                 return NULL;
2106         group = *pos + 1;
2107         return (void *) ((unsigned long) group);
2108 }
2109
2110 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2111 {
2112         struct super_block *sb = seq->private;
2113         ext4_group_t group;
2114
2115         ++*pos;
2116         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2117                 return NULL;
2118         group = *pos + 1;
2119         return (void *) ((unsigned long) group);
2120 }
2121
2122 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2123 {
2124         struct super_block *sb = seq->private;
2125         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2126         int i;
2127         int err;
2128         struct ext4_buddy e4b;
2129         struct sg {
2130                 struct ext4_group_info info;
2131                 ext4_grpblk_t counters[16];
2132         } sg;
2133
2134         group--;
2135         if (group == 0)
2136                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2137                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2138                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2139                            "group", "free", "frags", "first",
2140                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2141                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2142
2143         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2144                 sizeof(struct ext4_group_info);
2145         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2146         if (err) {
2147                 seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2148                 return 0;
2149         }
2150         ext4_lock_group(sb, group);
2151         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2152         ext4_unlock_group(sb, group);
2153         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2154
2155         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2156                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2157         for (i = 0; i <= 13; i++)
2158                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2159                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2160         seq_printf(seq, " ]\n");
2161
2162         return 0;
2163 }
2164
2165 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2166 {
2167 }
2168
2169 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2170         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2171         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2172         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2173         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2174 };
2175
2176 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2177 {
2178         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2179         int rc;
2180
2181         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2182         if (rc == 0) {
2183                 struct seq_file *m = file->private_data;
2184                 m->private = sb;
2185         }
2186         return rc;
2187
2188 }
2189
2190 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2191         .owner          = THIS_MODULE,
2192         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2193         .read           = seq_read,
2194         .llseek         = seq_lseek,
2195         .release        = seq_release,
2196 };
2197
2198 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2199 {
2200         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2201         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2202
2203         BUG_ON(!cachep);
2204         return cachep;
2205 }
2206
2207 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2208 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2209                           struct ext4_group_desc *desc)
2210 {
2211         int i;
2212         int metalen = 0;
2213         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2214         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2215         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2216
2217         /*
2218          * First check if this group is the first of a reserved block.
2219          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2220          * to ext4_group_info structures
2221          */
2222         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2223                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2224                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2225                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2226                 if (meta_group_info == NULL) {
2227                         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate mem for a "
2228                                "buddy group\n");
2229                         goto exit_meta_group_info;
2230                 }
2231                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2232                         meta_group_info;
2233         }
2234
2235         meta_group_info =
2236                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2237         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2238
2239         meta_group_info[i] = kmem_cache_alloc(cachep, GFP_KERNEL);
2240         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2241                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy mem\n");
2242                 goto exit_group_info;
2243         }
2244         memset(meta_group_info[i], 0, kmem_cache_size(cachep));
2245         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2246                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2247
2248         /*
2249          * initialize bb_free to be able to skip
2250          * empty groups without initialization
2251          */
2252         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2253                 meta_group_info[i]->bb_free =
2254                         ext4_free_blocks_after_init(sb, group, desc);
2255         } else {
2256                 meta_group_info[i]->bb_free =
2257                         ext4_free_blks_count(sb, desc);
2258         }
2259
2260         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2261         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2262         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2263         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2264
2265 #ifdef DOUBLE_CHECK
2266         {
2267                 struct buffer_head *bh;
2268                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2269                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2270                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2271                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2272                 BUG_ON(bh == NULL);
2273                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2274                         sb->s_blocksize);
2275                 put_bh(bh);
2276         }
2277 #endif
2278
2279         return 0;
2280
2281 exit_group_info:
2282         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2283         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2284                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2285                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2286         }
2287 exit_meta_group_info:
2288         return -ENOMEM;
2289 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2290
2291 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2292 {
2293         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2294         ext4_group_t i;
2295         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2296         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
2297         int num_meta_group_infos;
2298         int num_meta_group_infos_max;
2299         int array_size;
2300         struct ext4_group_desc *desc;
2301         struct kmem_cache *cachep;
2302
2303         /* This is the number of blocks used by GDT */
2304         num_meta_group_infos = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) -
2305                                 1) >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2306
2307         /*
2308          * This is the total number of blocks used by GDT including
2309          * the number of reserved blocks for GDT.
2310          * The s_group_info array is allocated with this value
2311          * to allow a clean online resize without a complex
2312          * manipulation of pointer.
2313          * The drawback is the unused memory when no resize
2314          * occurs but it's very low in terms of pages
2315          * (see comments below)
2316          * Need to handle this properly when META_BG resizing is allowed
2317          */
2318         num_meta_group_infos_max = num_meta_group_infos +
2319                                 le16_to_cpu(es->s_reserved_gdt_blocks);
2320
2321         /*
2322          * array_size is the size of s_group_info array. We round it
2323          * to the next power of two because this approximation is done
2324          * internally by kmalloc so we can have some more memory
2325          * for free here (e.g. may be used for META_BG resize).
2326          */
2327         array_size = 1;
2328         while (array_size < sizeof(*sbi->s_group_info) *
2329                num_meta_group_infos_max)
2330                 array_size = array_size << 1;
2331         /* An 8TB filesystem with 64-bit pointers requires a 4096 byte
2332          * kmalloc. A 128kb malloc should suffice for a 256TB filesystem.
2333          * So a two level scheme suffices for now. */
2334         sbi->s_group_info = kzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
2335         if (sbi->s_group_info == NULL) {
2336                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy meta group\n");
2337                 return -ENOMEM;
2338         }
2339         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2340         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2341                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't get new inode\n");
2342                 goto err_freesgi;
2343         }
2344         sbi->s_buddy_cache->i_ino = get_next_ino();
2345         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2346         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2347                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2348                 if (desc == NULL) {
2349                         printk(KERN_ERR
2350                                 "EXT4-fs: can't read descriptor %u\n", i);
2351                         goto err_freebuddy;
2352                 }
2353                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2354                         goto err_freebuddy;
2355         }
2356
2357         return 0;
2358
2359 err_freebuddy:
2360         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2361         while (i-- > 0)
2362                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2363         i = num_meta_group_infos;
2364         while (i-- > 0)
2365                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2366         iput(sbi->s_buddy_cache);
2367 err_freesgi:
2368         kfree(sbi->s_group_info);
2369         return -ENOMEM;
2370 }
2371
2372 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2373 {
2374         int i;
2375
2376         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2377                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2378                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2379                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2380         }
2381 }
2382
2383 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2384 {
2385         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2386         int slab_size;
2387         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2388         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2389         struct kmem_cache *cachep;
2390
2391         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2392                 return -EINVAL;
2393
2394         if (unlikely(cache_index < 0))
2395                 cache_index = 0;
2396
2397         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2398         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2399                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2400                 return 0;       /* Already created */
2401         }
2402
2403         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2404                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2405
2406         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2407                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2408                                         NULL);
2409
2410         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2411
2412         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2413         if (!cachep) {
2414                 printk(KERN_EMERG "EXT4: no memory for groupinfo slab cache\n");
2415                 return -ENOMEM;
2416         }
2417
2418         return 0;
2419 }
2420
2421 int ext4_mb_init(struct super_block *sb, int needs_recovery)
2422 {
2423         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2424         unsigned i, j;
2425         unsigned offset;
2426         unsigned max;
2427         int ret;
2428
2429         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2430
2431         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2432         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2433                 ret = -ENOMEM;
2434                 goto out;
2435         }
2436
2437         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2438         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2439         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2440                 ret = -ENOMEM;
2441                 goto out;
2442         }
2443
2444         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2445         if (ret < 0)
2446                 goto out;
2447
2448         /* order 0 is regular bitmap */
2449         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2450         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2451
2452         i = 1;
2453         offset = 0;
2454         max = sb->s_blocksize << 2;
2455         do {
2456                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2457                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2458                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2459                 max = max >> 1;
2460                 i++;
2461         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2462
2463         /* init file for buddy data */
2464         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2465         if (ret != 0) {
2466                 goto out;
2467         }
2468
2469         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2470         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2471
2472         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2473         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2474         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2475         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2476         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2477         sbi->s_mb_group_prealloc = MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC;
2478         /*
2479          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2480          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2481          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2482          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2483          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2484          * the stripes.
2485          */
2486         if (sbi->s_stripe > 1) {
2487                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2488                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2489         }
2490
2491         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2492         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2493                 ret = -ENOMEM;
2494                 goto out;
2495         }
2496         for_each_possible_cpu(i) {
2497                 struct ext4_locality_group *lg;
2498                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2499                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2500                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2501                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2502                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2503         }
2504
2505         if (sbi->s_proc)
2506                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2507                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2508
2509         if (sbi->s_journal)
2510                 sbi->s_journal->j_commit_callback = release_blocks_on_commit;
2511 out:
2512         if (ret) {
2513                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2514                 kfree(sbi->s_mb_maxs);
2515         }
2516         return ret;
2517 }
2518
2519 /* need to called with the ext4 group lock held */
2520 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2521 {
2522         struct ext4_prealloc_space *pa;
2523         struct list_head *cur, *tmp;
2524         int count = 0;
2525
2526         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2527                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2528                 list_del(&pa->pa_group_list);
2529                 count++;
2530                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2531         }
2532         if (count)
2533                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2534
2535 }
2536
2537 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2538 {
2539         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2540         ext4_group_t i;
2541         int num_meta_group_infos;
2542         struct ext4_group_info *grinfo;
2543         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2544         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2545
2546         if (sbi->s_group_info) {
2547                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2548                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2549 #ifdef DOUBLE_CHECK
2550                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2551 #endif
2552                         ext4_lock_group(sb, i);
2553                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2554                         ext4_unlock_group(sb, i);
2555                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2556                 }
2557                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2558                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2559                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2560                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2561                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2562                 kfree(sbi->s_group_info);
2563         }
2564         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2565         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2566         if (sbi->s_buddy_cache)
2567                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2568         if (sbi->s_mb_stats) {
2569                 printk(KERN_INFO
2570                        "EXT4-fs: mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)\n",
2571                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2572                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2573                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2574                 printk(KERN_INFO
2575                       "EXT4-fs: mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2576                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost\n",
2577                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2578                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2579                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2580                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2581                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2582                 printk(KERN_INFO
2583                        "EXT4-fs: mballoc: %lu generated and it took %Lu\n",
2584                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2585                                 sbi->s_mb_generation_time);
2586                 printk(KERN_INFO
2587                        "EXT4-fs: mballoc: %u preallocated, %u discarded\n",
2588                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2589                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2590         }
2591
2592         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2593         if (sbi->s_proc)
2594                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2595
2596         return 0;
2597 }
2598
2599 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2600                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t block, int count)
2601 {
2602         ext4_fsblk_t discard_block;
2603
2604         discard_block = block + ext4_group_first_block_no(sb, block_group);
2605         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2606                         (unsigned long long) discard_block, count);
2607         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2608 }
2609
2610 /*
2611  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2612  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2613  */
2614 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn)
2615 {
2616         struct super_block *sb = journal->j_private;
2617         struct ext4_buddy e4b;
2618         struct ext4_group_info *db;
2619         int err, count = 0, count2 = 0;
2620         struct ext4_free_data *entry;
2621         struct list_head *l, *ltmp;
2622
2623         list_for_each_safe(l, ltmp, &txn->t_private_list) {
2624                 entry = list_entry(l, struct ext4_free_data, list);
2625
2626                 mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2627                          entry->count, entry->group, entry);
2628
2629                 if (test_opt(sb, DISCARD))
2630                         ext4_issue_discard(sb, entry->group,
2631                                            entry->start_blk, entry->count);
2632
2633                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->group, &e4b);
2634                 /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2635                 BUG_ON(err != 0);
2636
2637                 db = e4b.bd_info;
2638                 /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2639                 count += entry->count;
2640                 count2++;
2641                 ext4_lock_group(sb, entry->group);
2642                 /* Take it out of per group rb tree */
2643                 rb_erase(&entry->node, &(db->bb_free_root));
2644                 mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->start_blk, entry->count);
2645
2646                 /*
2647                  * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2648                  * ext4_trim_fs can trim it.
2649                  * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2650                  * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2651                  */
2652                 if (!test_opt(sb, DISCARD))
2653                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2654
2655                 if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2656                         /* No more items in the per group rb tree
2657                          * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2658                          */
2659                         page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2660                         page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2661                 }
2662                 ext4_unlock_group(sb, entry->group);
2663                 kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
2664                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2665         }
2666
2667         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2668 }
2669
2670 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2671 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2672
2673 static struct dentry *debugfs_dir;
2674 static struct dentry *debugfs_debug;
2675
2676 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2677 {
2678         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2679         if (debugfs_dir)
2680                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2681                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2682                                                   debugfs_dir,
2683                                                   &mb_enable_debug);
2684 }
2685
2686 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2687 {
2688         debugfs_remove(debugfs_debug);
2689         debugfs_remove(debugfs_dir);
2690 }
2691
2692 #else
2693
2694 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2695 {
2696 }
2697
2698 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2699 {
2700 }
2701
2702 #endif
2703
2704 int __init ext4_init_mballoc(void)
2705 {
2706         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2707                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2708         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2709                 return -ENOMEM;
2710
2711         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2712                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2713         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2714                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2715                 return -ENOMEM;
2716         }
2717
2718         ext4_free_ext_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2719                                           SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2720         if (ext4_free_ext_cachep == NULL) {
2721                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2722                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2723                 return -ENOMEM;
2724         }
2725         ext4_create_debugfs_entry();
2726         return 0;
2727 }
2728
2729 void ext4_exit_mballoc(void)
2730 {
2731         /*
2732          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2733          * before destroying the slab cache.
2734          */
2735         rcu_barrier();
2736         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2737         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2738         kmem_cache_destroy(ext4_free_ext_cachep);
2739         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2740         ext4_remove_debugfs_entry();
2741 }
2742
2743
2744 /*
2745  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2746  * Returns 0 if success or error code
2747  */
2748 static noinline_for_stack int
2749 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2750                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_blks)
2751 {
2752         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2753         struct ext4_group_desc *gdp;
2754         struct buffer_head *gdp_bh;
2755         struct ext4_sb_info *sbi;
2756         struct super_block *sb;
2757         ext4_fsblk_t block;
2758         int err, len;
2759
2760         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2761         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2762
2763         sb = ac->ac_sb;
2764         sbi = EXT4_SB(sb);
2765
2766         err = -EIO;
2767         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2768         if (!bitmap_bh)
2769                 goto out_err;
2770
2771         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2772         if (err)
2773                 goto out_err;
2774
2775         err = -EIO;
2776         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2777         if (!gdp)
2778                 goto out_err;
2779
2780         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2781                         ext4_free_blks_count(sb, gdp));
2782
2783         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2784         if (err)
2785                 goto out_err;
2786
2787         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2788
2789         len = ac->ac_b_ex.fe_len;
2790         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2791                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2792                            "fs metadata\n", block, block+len);
2793                 /* File system mounted not to panic on error
2794                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2795                  * We leak some of the blocks here.
2796                  */
2797                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2798                 mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2799                             ac->ac_b_ex.fe_len);
2800                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2801                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2802                 if (!err)
2803                         err = -EAGAIN;
2804                 goto out_err;
2805         }
2806
2807         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2808 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2809         {
2810                 int i;
2811                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2812                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2813                                                 bitmap_bh->b_data));
2814                 }
2815         }
2816 #endif
2817         mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,ac->ac_b_ex.fe_len);
2818         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2819                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2820                 ext4_free_blks_set(sb, gdp,
2821                                         ext4_free_blocks_after_init(sb,
2822                                         ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2823         }
2824         len = ext4_free_blks_count(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2825         ext4_free_blks_set(sb, gdp, len);
2826         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2827
2828         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2829         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeblocks_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2830         /*
2831          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2832          */
2833         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2834                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2835                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter, reserv_blks);
2836
2837         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2838                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2839                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2840                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2841                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
2842         }
2843
2844         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2845         if (err)
2846                 goto out_err;
2847         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2848
2849 out_err:
2850         ext4_mark_super_dirty(sb);
2851         brelse(bitmap_bh);
2852         return err;
2853 }
2854
2855 /*
2856  * here we normalize request for locality group
2857  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2858  * s_strip if we set the same via mount option.
2859  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2860  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2861  *
2862  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2863  */
2864 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2865 {
2866         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2867         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2868
2869         BUG_ON(lg == NULL);
2870         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2871         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2872                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2873 }
2874
2875 /*
2876  * Normalization means making request better in terms of
2877  * size and alignment
2878  */
2879 static noinline_for_stack void
2880 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2881                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2882 {
2883         int bsbits, max;
2884         ext4_lblk_t end;
2885         loff_t size, orig_size, start_off;
2886         ext4_lblk_t start;
2887         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2888         struct ext4_prealloc_space *pa;
2889
2890         /* do normalize only data requests, metadata requests
2891            do not need preallocation */
2892         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2893                 return;
2894
2895         /* sometime caller may want exact blocks */
2896         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2897                 return;
2898
2899         /* caller may indicate that preallocation isn't
2900          * required (it's a tail, for example) */
2901         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2902                 return;
2903
2904         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2905                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2906                 return ;
2907         }
2908
2909         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2910
2911         /* first, let's learn actual file size
2912          * given current request is allocated */
2913         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
2914         size = size << bsbits;
2915         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2916                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2917         orig_size = size;
2918
2919         /* max size of free chunks */
2920         max = 2 << bsbits;
2921
2922 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2923                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2924
2925         /* first, try to predict filesize */
2926         /* XXX: should this table be tunable? */
2927         start_off = 0;
2928         if (size <= 16 * 1024) {
2929                 size = 16 * 1024;
2930         } else if (size <= 32 * 1024) {
2931                 size = 32 * 1024;
2932         } else if (size <= 64 * 1024) {
2933                 size = 64 * 1024;
2934         } else if (size <= 128 * 1024) {
2935                 size = 128 * 1024;
2936         } else if (size <= 256 * 1024) {
2937                 size = 256 * 1024;
2938         } else if (size <= 512 * 1024) {
2939                 size = 512 * 1024;
2940         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2941                 size = 1024 * 1024;
2942         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2943                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2944                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2945                 size = 2 * 1024 * 1024;
2946         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2947                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2948                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2949                 size = 4 * 1024 * 1024;
2950         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2951                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2952                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2953                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2954                 size = 8 * 1024 * 1024;
2955         } else {
2956                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2957                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2958         }
2959         size = size >> bsbits;
2960         start = start_off >> bsbits;
2961
2962         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
2963         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
2964                 size -= ar->lleft + 1 - start;
2965                 start = ar->lleft + 1;
2966         }
2967         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
2968                 size -= start + size - ar->lright;
2969
2970         end = start + size;
2971
2972         /* check we don't cross already preallocated blocks */
2973         rcu_read_lock();
2974         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2975                 ext4_lblk_t pa_end;
2976
2977                 if (pa->pa_deleted)
2978                         continue;
2979                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2980                 if (pa->pa_deleted) {
2981                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2982                         continue;
2983                 }
2984
2985                 pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
2986
2987                 /* PA must not overlap original request */
2988                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
2989                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
2990
2991                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
2992                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
2993                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2994                         continue;
2995                 }
2996                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
2997
2998                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
2999                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3000                         BUG_ON(pa_end < start);
3001                         start = pa_end;
3002                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3003                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3004                         end = pa->pa_lstart;
3005                 }
3006                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3007         }
3008         rcu_read_unlock();
3009         size = end - start;
3010
3011         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3012         rcu_read_lock();
3013         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3014                 ext4_lblk_t pa_end;
3015                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3016                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3017                         pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
3018                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3019                 }
3020                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3021         }
3022         rcu_read_unlock();
3023
3024         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3025                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3026                 printk(KERN_ERR "start %lu, size %lu, fe_logical %lu\n",
3027                         (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3028                         (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3029         }
3030         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3031                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3032         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3033
3034         /* now prepare goal request */
3035
3036         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3037          * placement or satisfy big request as is */
3038         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3039         ac->ac_g_ex.fe_len = size;
3040
3041         /* define goal start in order to merge */
3042         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3043                 /* merge to the right */
3044                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3045                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3046                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3047                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3048         }
3049         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3050                 /* merge to the left */
3051                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3052                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3053                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3054                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3055         }
3056
3057         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3058                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3059 }
3060
3061 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3062 {
3063         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3064
3065         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3066                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3067                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3068                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3069                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3070                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3071                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3072                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3073                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3074                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3075                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3076         }
3077
3078         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3079                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3080         else
3081                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3082 }
3083
3084 /*
3085  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3086  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3087  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3088  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3089  */
3090 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3091 {
3092         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3093         int len;
3094
3095         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
3096                 len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3097                 pa->pa_free += len;
3098         }
3099
3100 }
3101
3102 /*
3103  * use blocks preallocated to inode
3104  */
3105 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3106                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3107 {
3108         ext4_fsblk_t start;
3109         ext4_fsblk_t end;
3110         int len;
3111
3112         /* found preallocated blocks, use them */
3113         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3114         end = min(pa->pa_pstart + pa->pa_len, start + ac->ac_o_ex.fe_len);
3115         len = end - start;
3116         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3117                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3118         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3119         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3120         ac->ac_pa = pa;
3121
3122         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3123         BUG_ON(start + len > pa->pa_pstart + pa->pa_len);
3124         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3125         pa->pa_free -= len;
3126
3127         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3128 }
3129
3130 /*
3131  * use blocks preallocated to locality group
3132  */
3133 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3134                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3135 {
3136         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3137
3138         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3139                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3140                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3141         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3142         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3143         ac->ac_pa = pa;
3144
3145         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3146          * possible race when the group is being loaded concurrently
3147          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3148          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3149          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3150          */
3151         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3152 }
3153
3154 /*
3155  * Return the prealloc space that have minimal distance
3156  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3157  * space that is having currently known minimal distance
3158  * from the goal block.
3159  */
3160 static struct ext4_prealloc_space *
3161 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3162                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3163                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3164 {
3165         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3166
3167         if (cpa == NULL) {
3168                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3169                 return pa;
3170         }
3171         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3172         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3173
3174         if (cur_distance <= new_distance)
3175                 return cpa;
3176
3177         /* drop the previous reference */
3178         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3179         atomic_inc(&pa->pa_count);
3180         return pa;
3181 }
3182
3183 /*
3184  * search goal blocks in preallocated space
3185  */
3186 static noinline_for_stack int
3187 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3188 {
3189         int order, i;
3190         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3191         struct ext4_locality_group *lg;
3192         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3193         ext4_fsblk_t goal_block;
3194
3195         /* only data can be preallocated */
3196         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3197                 return 0;
3198
3199         /* first, try per-file preallocation */
3200         rcu_read_lock();
3201         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3202
3203                 /* all fields in this condition don't change,
3204                  * so we can skip locking for them */
3205                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3206                         ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa->pa_lstart + pa->pa_len)
3207                         continue;
3208
3209                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3210                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3211                         pa->pa_pstart + pa->pa_len > EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS)
3212                         continue;
3213
3214                 /* found preallocated blocks, use them */
3215                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3216                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3217                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3218                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3219                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3220                         ac->ac_criteria = 10;
3221                         rcu_read_unlock();
3222                         return 1;
3223                 }
3224                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3225         }
3226         rcu_read_unlock();
3227
3228         /* can we use group allocation? */
3229         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3230                 return 0;
3231
3232         /* inode may have no locality group for some reason */
3233         lg = ac->ac_lg;
3234         if (lg == NULL)
3235                 return 0;
3236         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3237         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3238                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3239                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3240
3241         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3242         /*
3243          * search for the prealloc space that is having
3244          * minimal distance from the goal block.
3245          */
3246         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3247                 rcu_read_lock();
3248                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3249                                         pa_inode_list) {
3250                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3251                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3252                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3253
3254                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3255                                                                 pa, cpa);
3256                         }
3257                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3258                 }
3259                 rcu_read_unlock();
3260         }
3261         if (cpa) {
3262                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3263                 ac->ac_criteria = 20;
3264                 return 1;
3265         }
3266         return 0;
3267 }
3268
3269 /*
3270  * the function goes through all block freed in the group
3271  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3272  * buddy must be generated from this bitmap
3273  * Need to be called with the ext4 group lock held
3274  */
3275 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3276                                                 ext4_group_t group)
3277 {
3278         struct rb_node *n;
3279         struct ext4_group_info *grp;
3280         struct ext4_free_data *entry;
3281
3282         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3283         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3284
3285         while (n) {
3286                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, node);
3287                 mb_set_bits(bitmap, entry->start_blk, entry->count);
3288                 n = rb_next(n);
3289         }
3290         return;
3291 }
3292
3293 /*
3294  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3295  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3296  * Need to be called with ext4 group lock held
3297  */
3298 static noinline_for_stack
3299 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3300                                         ext4_group_t group)
3301 {
3302         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3303         struct ext4_prealloc_space *pa;
3304         struct list_head *cur;
3305         ext4_group_t groupnr;
3306         ext4_grpblk_t start;
3307         int preallocated = 0;
3308         int count = 0;
3309         int len;
3310
3311         /* all form of preallocation discards first load group,
3312          * so the only competing code is preallocation use.
3313          * we don't need any locking here
3314          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3315          * otherwise we could leave used blocks available for
3316          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3317          * is dropping preallocation
3318          */
3319         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3320                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3321                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3322                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3323                                              &groupnr, &start);
3324                 len = pa->pa_len;
3325                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3326                 if (unlikely(len == 0))
3327                         continue;
3328                 BUG_ON(groupnr != group);
3329                 mb_set_bits(bitmap, start, len);
3330                 preallocated += len;
3331                 count++;
3332         }
3333         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3334 }
3335
3336 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3337 {
3338         struct ext4_prealloc_space *pa;
3339         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3340         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3341 }
3342
3343 /*
3344  * drops a reference to preallocated space descriptor
3345  * if this was the last reference and the space is consumed
3346  */
3347 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3348                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3349 {
3350         ext4_group_t grp;
3351         ext4_fsblk_t grp_blk;
3352
3353         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3354                 return;
3355
3356         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3357         spin_lock(&pa->pa_lock);
3358         if (pa->pa_deleted == 1) {
3359                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3360                 return;
3361         }
3362
3363         pa->pa_deleted = 1;
3364         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3365
3366         grp_blk = pa->pa_pstart;
3367         /*
3368          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3369          * next group when pa is used up
3370          */
3371         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3372                 grp_blk--;
3373
3374         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3375
3376         /*
3377          * possible race:
3378          *
3379          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3380          *                                      find block B in PA
3381          *  copy on-disk bitmap to buddy
3382          *                                      mark B in on-disk bitmap
3383          *                                      drop PA from group
3384          *  mark all PAs in buddy
3385          *
3386          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3387          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3388          * against that pair
3389          */
3390         ext4_lock_group(sb, grp);
3391         list_del(&pa->pa_group_list);
3392         ext4_unlock_group(sb, grp);
3393
3394         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3395         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3396         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3397
3398         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3399 }
3400
3401 /*
3402  * creates new preallocated space for given inode
3403  */
3404 static noinline_for_stack int
3405 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3406 {
3407         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3408         struct ext4_prealloc_space *pa;
3409         struct ext4_group_info *grp;
3410         struct ext4_inode_info *ei;
3411
3412         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3413         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3414         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3415         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3416
3417         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3418         if (pa == NULL)
3419                 return -ENOMEM;
3420
3421         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3422                 int winl;
3423                 int wins;
3424                 int win;
3425                 int offs;
3426
3427                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3428                  * so, found space must get proper lstart
3429                  * to cover original request */
3430                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3431                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3432
3433                 /* we're limited by original request in that
3434                  * logical block must be covered any way
3435                  * winl is window we can move our chunk within */
3436                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3437
3438                 /* also, we should cover whole original request */
3439                 wins = ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len;
3440
3441                 /* the smallest one defines real window */
3442                 win = min(winl, wins);
3443
3444                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical % ac->ac_b_ex.fe_len;
3445                 if (offs && offs < win)
3446                         win = offs;
3447
3448                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical - win;
3449                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3450                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3451         }
3452
3453         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3454          * allocated blocks for history */
3455         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3456
3457         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3458         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3459         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3460         pa->pa_free = pa->pa_len;
3461         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3462         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3463         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3464         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3465         pa->pa_deleted = 0;
3466         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3467
3468         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3469                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3470         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3471
3472         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3473         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3474
3475         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3476         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3477
3478         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3479         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3480
3481         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3482         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3483         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3484
3485         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3486         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3487         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3488
3489         return 0;
3490 }
3491
3492 /*
3493  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3494  */
3495 static noinline_for_stack int
3496 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3497 {
3498         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3499         struct ext4_locality_group *lg;
3500         struct ext4_prealloc_space *pa;
3501         struct ext4_group_info *grp;
3502
3503         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3504         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3505         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3506         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3507
3508         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3509         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3510         if (pa == NULL)
3511                 return -ENOMEM;
3512
3513         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3514          * allocated blocks for history */
3515         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3516
3517         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3518         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3519         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3520         pa->pa_free = pa->pa_len;
3521         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3522         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3523         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3524         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3525         pa->pa_deleted = 0;
3526         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3527
3528         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3529                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3530         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3531
3532         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3533         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3534
3535         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3536         lg = ac->ac_lg;
3537         BUG_ON(lg == NULL);
3538
3539         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3540         pa->pa_inode = NULL;
3541
3542         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3543         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3544         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3545
3546         /*
3547          * We will later add the new pa to the right bucket
3548          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3549          */
3550         return 0;
3551 }
3552
3553 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3554 {
3555         int err;
3556
3557         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3558                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3559         else
3560                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3561         return err;
3562 }
3563
3564 /*
3565  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3566  * in-core bitmap and buddy.
3567  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3568  * nobody else can find/use it.
3569  * the caller MUST hold group/inode locks.
3570  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3571  */
3572 static noinline_for_stack int
3573 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3574                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3575 {
3576         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3577         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3578         unsigned int end;
3579         unsigned int next;
3580         ext4_group_t group;
3581         ext4_grpblk_t bit;
3582         unsigned long long grp_blk_start;
3583         int err = 0;
3584         int free = 0;
3585
3586         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3587         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3588         grp_blk_start = pa->pa_pstart - bit;
3589         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3590         end = bit + pa->pa_len;
3591
3592         while (bit < end) {
3593                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3594                 if (bit >= end)
3595                         break;
3596                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3597                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3598                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3599                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3600                 free += next - bit;
3601
3602                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3603                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, grp_blk_start + bit,
3604                                                next - bit);
3605                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3606                 bit = next + 1;
3607         }
3608         if (free != pa->pa_free) {
3609                 printk(KERN_CRIT "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu\n",
3610                         pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3611                         (unsigned long) pa->pa_pstart,
3612                         (unsigned long) pa->pa_len);
3613                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3614                                         free, pa->pa_free);
3615                 /*
3616                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3617                  * from the bitmap and continue.
3618                  */
3619         }
3620         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3621
3622         return err;
3623 }
3624
3625 static noinline_for_stack int
3626 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3627                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3628 {
3629         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3630         ext4_group_t group;
3631         ext4_grpblk_t bit;
3632
3633         trace_ext4_mb_release_group_pa(pa);
3634         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3635         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3636         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3637         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3638         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3639         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3640
3641         return 0;
3642 }
3643
3644 /*
3645  * releases all preallocations in given group
3646  *
3647  * first, we need to decide discard policy:
3648  * - when do we discard
3649  *   1) ENOSPC
3650  * - how many do we discard
3651  *   1) how many requested
3652  */
3653 static noinline_for_stack int
3654 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3655                                         ext4_group_t group, int needed)
3656 {
3657         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3658         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3659         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3660         struct list_head list;
3661         struct ext4_buddy e4b;
3662         int err;
3663         int busy = 0;
3664         int free = 0;
3665
3666         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3667
3668         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3669                 return 0;
3670
3671         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3672         if (bitmap_bh == NULL) {
3673                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3674                 return 0;
3675         }
3676
3677         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3678         if (err) {
3679                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3680                 put_bh(bitmap_bh);
3681                 return 0;
3682         }
3683
3684         if (needed == 0)
3685                 needed = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) + 1;
3686
3687         INIT_LIST_HEAD(&list);
3688 repeat:
3689         ext4_lock_group(sb, group);
3690         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3691                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3692                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3693                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3694                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3695                         busy = 1;
3696                         continue;
3697                 }
3698                 if (pa->pa_deleted) {
3699                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3700                         continue;
3701                 }
3702
3703                 /* seems this one can be freed ... */
3704                 pa->pa_deleted = 1;
3705
3706                 /* we can trust pa_free ... */
3707                 free += pa->pa_free;
3708
3709                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3710
3711                 list_del(&pa->pa_group_list);
3712                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3713         }
3714
3715         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3716         if (free < needed && busy) {
3717                 busy = 0;
3718                 ext4_unlock_group(sb, group);
3719                 /*
3720                  * Yield the CPU here so that we don't get soft lockup
3721                  * in non preempt case.
3722                  */
3723                 yield();
3724                 goto repeat;
3725         }
3726
3727         /* found anything to free? */
3728         if (list_empty(&list)) {
3729                 BUG_ON(free != 0);
3730                 goto out;
3731         }
3732
3733         /* now free all selected PAs */
3734         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3735
3736                 /* remove from object (inode or locality group) */
3737                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3738                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3739                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3740
3741                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3742                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3743                 else
3744                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3745
3746                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3747                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3748         }
3749
3750 out:
3751         ext4_unlock_group(sb, group);
3752         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3753         put_bh(bitmap_bh);
3754         return free;
3755 }
3756
3757 /*
3758  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3759  *
3760  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3761  * We don't want another block to be served from the prealloc
3762  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3763  *
3764  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3765  */
3766 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3767 {
3768         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3769         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3770         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3771         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3772         ext4_group_t group = 0;
3773         struct list_head list;
3774         struct ext4_buddy e4b;
3775         int err;
3776
3777         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3778                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3779                 return;
3780         }
3781
3782         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3783         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3784
3785         INIT_LIST_HEAD(&list);
3786
3787 repeat:
3788         /* first, collect all pa's in the inode */
3789         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3790         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3791                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3792                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3793                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3794                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3795                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3796                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3797                          * use preallocation while we're discarding it */
3798                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3799                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3800                         printk(KERN_ERR "uh-oh! used pa while discarding\n");
3801                         WARN_ON(1);
3802                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3803                         goto repeat;
3804
3805                 }
3806                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3807                         pa->pa_deleted = 1;
3808                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3809                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3810                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3811                         continue;
3812                 }
3813
3814                 /* someone is deleting pa right now */
3815                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3816                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3817
3818                 /* we have to wait here because pa_deleted
3819                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3820                  * the list. as we might be called from
3821                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3822                  * and concurrent thread which is unlinking
3823                  * pa from inode's list may access already
3824                  * freed memory, bad-bad-bad */
3825
3826                 /* XXX: if this happens too often, we can
3827                  * add a flag to force wait only in case
3828                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3829                  * regular truncate */
3830                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3831                 goto repeat;
3832         }
3833         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3834
3835         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3836                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3837                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3838
3839                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3840                 if (err) {
3841                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3842                                         group);
3843                         continue;
3844                 }
3845
3846                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3847                 if (bitmap_bh == NULL) {
3848                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3849                                         group);
3850                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3851                         continue;
3852                 }
3853
3854                 ext4_lock_group(sb, group);
3855                 list_del(&pa->pa_group_list);
3856                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3857                 ext4_unlock_group(sb, group);
3858
3859                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3860                 put_bh(bitmap_bh);
3861
3862                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3863                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3864         }
3865 }
3866
3867 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3868 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3869 {
3870         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3871         ext4_group_t ngroups, i;
3872
3873         if (!mb_enable_debug ||
3874             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3875                 return;
3876
3877         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: Can't allocate:"
3878                         " Allocation context details:\n");
3879         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: status %d flags %d\n",
3880                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3881         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: orig %lu/%lu/%lu@%lu, goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3882                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d\n",
3883                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3884                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3885                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3886                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3887                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3888                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3889                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3890                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3891                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3892                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3893                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3894                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3895                         (int)ac->ac_criteria);
3896         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: %lu scanned, %d found\n", ac->ac_ex_scanned,
3897                 ac->ac_found);
3898         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: groups: \n");
3899         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3900         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3901                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3902                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3903                 ext4_grpblk_t start;
3904                 struct list_head *cur;
3905                 ext4_lock_group(sb, i);
3906                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3907                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3908                                         pa_group_list);
3909                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3910                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3911                                                      NULL, &start);
3912                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3913                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3914                                start, pa->pa_len);
3915                 }
3916                 ext4_unlock_group(sb, i);
3917
3918                 if (grp->bb_free == 0)
3919                         continue;
3920                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3921                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3922         }
3923         printk(KERN_ERR "\n");
3924 }
3925 #else
3926 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3927 {
3928         return;
3929 }
3930 #endif
3931
3932 /*
3933  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3934  * file is determined by the current size or the resulting size after
3935  * allocation which ever is larger
3936  *
3937  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3938  */
3939 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3940 {
3941         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3942         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3943         loff_t size, isize;
3944
3945         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3946                 return;
3947
3948         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3949                 return;
3950
3951         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
3952         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3953                 >> bsbits;
3954
3955         if ((size == isize) &&
3956             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3957             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3958                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3959                 return;
3960         }
3961
3962         /* don't use group allocation for large files */
3963         size = max(size, isize);
3964         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
3965                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3966                 return;
3967         }
3968
3969         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
3970         /*
3971          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
3972          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
3973          * request from multiple CPUs.
3974          */
3975         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
3976
3977         /* we're going to use group allocation */
3978         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
3979
3980         /* serialize all allocations in the group */
3981         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
3982 }
3983
3984 static noinline_for_stack int
3985 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
3986                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3987 {
3988         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
3989         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3990         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
3991         ext4_group_t group;
3992         unsigned int len;
3993         ext4_fsblk_t goal;
3994         ext4_grpblk_t block;
3995
3996         /* we can't allocate > group size */
3997         len = ar->len;
3998
3999         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4000         if (len >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10)
4001                 len = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10;
4002
4003         /* start searching from the goal */
4004         goal = ar->goal;
4005         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4006                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4007                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4008         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4009
4010         /* set up allocation goals */
4011         memset(ac, 0, sizeof(struct ext4_allocation_context));
4012         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical;
4013         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4014         ac->ac_sb = sb;
4015         ac->ac_inode = ar->inode;
4016         ac->ac_o_ex.fe_logical = ar->logical;
4017         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4018         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4019         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4020         ac->ac_g_ex.fe_logical = ar->logical;
4021         ac->ac_g_ex.fe_group = group;
4022         ac->ac_g_ex.fe_start = block;
4023         ac->ac_g_ex.fe_len = len;
4024         ac->ac_flags = ar->flags;
4025
4026         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4027          * locality group. this is a policy, actually */
4028         ext4_mb_group_or_file(ac);
4029
4030         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4031                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4032                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4033                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4034                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4035                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4036                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4037         return 0;
4038
4039 }
4040
4041 static noinline_for_stack void
4042 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4043                                         struct ext4_locality_group *lg,
4044                                         int order, int total_entries)
4045 {
4046         ext4_group_t group = 0;
4047         struct ext4_buddy e4b;
4048         struct list_head discard_list;
4049         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4050
4051         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4052
4053         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4054
4055         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4056         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4057                                                 pa_inode_list) {
4058                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4059                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4060                         /*
4061                          * This is the pa that we just used
4062                          * for block allocation. So don't
4063                          * free that
4064                          */
4065                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4066                         continue;
4067                 }
4068                 if (pa->pa_deleted) {
4069                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4070                         continue;
4071                 }
4072                 /* only lg prealloc space */
4073                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4074
4075                 /* seems this one can be freed ... */
4076                 pa->pa_deleted = 1;
4077                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4078
4079                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4080                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4081
4082                 total_entries--;
4083                 if (total_entries <= 5) {
4084                         /*
4085                          * we want to keep only 5 entries
4086                          * allowing it to grow to 8. This
4087                          * mak sure we don't call discard
4088                          * soon for this list.
4089                          */
4090                         break;
4091                 }
4092         }
4093         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4094
4095         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4096
4097                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4098                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4099                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4100                                         group);
4101                         continue;
4102                 }
4103                 ext4_lock_group(sb, group);
4104                 list_del(&pa->pa_group_list);
4105                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4106                 ext4_unlock_group(sb, group);
4107
4108                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4109                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4110                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4111         }
4112 }
4113
4114 /*
4115  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4116  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4117  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4118  *
4119  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4120  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4121  */
4122
4123 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4124 {
4125         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4126         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4127         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4128         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4129
4130         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4131         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4132                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4133                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4134         /* Add the prealloc space to lg */
4135         rcu_read_lock();
4136         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4137                                                 pa_inode_list) {
4138                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4139                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4140                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4141                         continue;
4142                 }
4143                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4144                         /* Add to the tail of the previous entry */
4145                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4146                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4147                         added = 1;
4148                         /*
4149                          * we want to count the total
4150                          * number of entries in the list
4151                          */
4152                 }
4153                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4154                 lg_prealloc_count++;
4155         }
4156         if (!added)
4157                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4158                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4159         rcu_read_unlock();
4160
4161         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4162         if (lg_prealloc_count > 8) {
4163                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4164                                                 order, lg_prealloc_count);
4165                 return;
4166         }
4167         return ;
4168 }
4169
4170 /*
4171  * release all resource we used in allocation
4172  */
4173 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4174 {
4175         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4176         if (pa) {
4177                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4178                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4179                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4180                         pa->pa_pstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4181                         pa->pa_lstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4182                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4183                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4184                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4185                 }
4186         }
4187         if (pa) {
4188                 /*
4189                  * We want to add the pa to the right bucket.
4190                  * Remove it from the list and while adding
4191                  * make sure the list to which we are adding
4192                  * doesn't grow big.
4193                  */
4194                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4195                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4196                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4197                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4198                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4199                 }
4200                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4201         }
4202         if (ac->ac_bitmap_page)
4203                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4204         if (ac->ac_buddy_page)
4205                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4206         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4207                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4208         ext4_mb_collect_stats(ac);
4209         return 0;
4210 }
4211
4212 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4213 {
4214         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4215         int ret;
4216         int freed = 0;
4217
4218         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4219         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4220                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4221                 freed += ret;
4222                 needed -= ret;
4223         }
4224
4225         return freed;
4226 }
4227
4228 /*
4229  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4230  * it tries to use preallocation first, then falls back
4231  * to usual allocation
4232  */
4233 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4234                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4235 {
4236         int freed;
4237         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4238         struct ext4_sb_info *sbi;
4239         struct super_block *sb;
4240         ext4_fsblk_t block = 0;
4241         unsigned int inquota = 0;
4242         unsigned int reserv_blks = 0;
4243
4244         sb = ar->inode->i_sb;
4245         sbi = EXT4_SB(sb);
4246
4247         trace_ext4_request_blocks(ar);
4248
4249         /*
4250          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4251          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4252          * reserved when data being copied into pagecache.
4253          */
4254         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4255                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4256         else {
4257                 /* Without delayed allocation we need to verify
4258                  * there is enough free blocks to do block allocation
4259                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4260                  */
4261                 while (ar->len &&
4262                         ext4_claim_free_blocks(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4263
4264                         /* let others to free the space */
4265                         yield();
4266                         ar->len = ar->len >> 1;
4267                 }
4268                 if (!ar->len) {
4269                         *errp = -ENOSPC;
4270                         return 0;
4271                 }
4272                 reserv_blks = ar->len;
4273                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4274                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode, ar->len);
4275                 } else {
4276                         while (ar->len &&
4277                                 dquot_alloc_block(ar->inode, ar->len)) {
4278
4279                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4280                                 ar->len--;
4281                         }
4282                 }
4283                 inquota = ar->len;
4284                 if (ar->len == 0) {
4285                         *errp = -EDQUOT;
4286                         goto out;
4287                 }
4288         }
4289
4290         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4291         if (!ac) {
4292                 ar->len = 0;
4293                 *errp = -ENOMEM;
4294                 goto out;
4295         }
4296
4297         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4298         if (*errp) {
4299                 ar->len = 0;
4300                 goto out;
4301         }
4302
4303         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4304         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4305                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4306                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4307 repeat:
4308                 /* allocate space in core */
4309                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4310                 if (*errp)
4311                         goto errout;
4312
4313                 /* as we've just preallocated more space than
4314                  * user requested orinally, we store allocated
4315                  * space in a special descriptor */
4316                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4317                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4318                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4319         }
4320         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4321                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_blks);
4322                 if (*errp == -EAGAIN) {
4323                         /*
4324                          * drop the reference that we took
4325                          * in ext4_mb_use_best_found
4326                          */
4327                         ext4_mb_release_context(ac);
4328                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4329                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4330                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4331                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4332                         goto repeat;
4333                 } else if (*errp)
4334                 errout:
4335                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4336                 else {
4337                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4338                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4339                 }
4340         } else {
4341                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4342                 if (freed)
4343                         goto repeat;
4344                 *errp = -ENOSPC;
4345         }
4346
4347         if (*errp) {
4348                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4349                 ar->len = 0;
4350                 ext4_mb_show_ac(ac);
4351         }
4352         ext4_mb_release_context(ac);
4353 out:
4354         if (ac)
4355                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4356         if (inquota && ar->len < inquota)
4357                 dquot_free_block(ar->inode, inquota - ar->len);
4358         if (!ar->len) {
4359                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4360                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4361                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4362                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter,
4363                                                 reserv_blks);
4364         }
4365
4366         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4367
4368         return block;
4369 }
4370
4371 /*
4372  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4373  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4374  * AND the blocks are associated with the same group.
4375  */
4376 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4377                         struct ext4_free_data *entry2)
4378 {
4379         if ((entry1->t_tid == entry2->t_tid) &&
4380             (entry1->group == entry2->group) &&
4381             ((entry1->start_blk + entry1->count) == entry2->start_blk))
4382                 return 1;
4383         return 0;
4384 }
4385
4386 static noinline_for_stack int
4387 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4388                       struct ext4_free_data *new_entry)
4389 {
4390         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4391         ext4_grpblk_t block;
4392         struct ext4_free_data *entry;
4393         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4394         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4395         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4396         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4397         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4398
4399         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4400         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4401         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4402
4403         new_node = &new_entry->node;
4404         block = new_entry->start_blk;
4405
4406         if (!*n) {
4407                 /* first free block exent. We need to
4408                    protect buddy cache from being freed,
4409                  * otherwise we'll refresh it from
4410                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4411                  * blocks */
4412                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4413                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4414         }
4415         while (*n) {
4416                 parent = *n;
4417                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, node);
4418                 if (block < entry->start_blk)
4419                         n = &(*n)->rb_left;
4420                 else if (block >= (entry->start_blk + entry->count))
4421                         n = &(*n)->rb_right;
4422                 else {
4423                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4424                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) + block,
4425                                 "Block already on to-be-freed list");
4426                         return 0;
4427                 }
4428         }
4429
4430         rb_link_node(new_node, parent, n);
4431         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4432
4433         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4434         node = rb_prev(new_node);
4435         if (node) {
4436                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4437                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4438                         new_entry->start_blk = entry->start_blk;
4439                         new_entry->count += entry->count;
4440                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4441                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4442                         list_del(&entry->list);
4443                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4444                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4445                 }
4446         }
4447
4448         node = rb_next(new_node);
4449         if (node) {
4450                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4451                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4452                         new_entry->count += entry->count;
4453                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4454                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4455                         list_del(&entry->list);
4456                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4457                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4458                 }
4459         }
4460         /* Add the extent to transaction's private list */
4461         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4462         list_add(&new_entry->list, &handle->h_transaction->t_private_list);
4463         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4464         return 0;
4465 }
4466
4467 /**
4468  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4469  * @handle:             handle for this transaction
4470  * @inode:              inode
4471  * @block:              start physical block to free
4472  * @count:              number of blocks to count
4473  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4474  */
4475 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4476                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4477                       unsigned long count, int flags)
4478 {
4479         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4480         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4481         struct ext4_group_desc *gdp;
4482         unsigned long freed = 0;
4483         unsigned int overflow;
4484         ext4_grpblk_t bit;
4485         struct buffer_head *gd_bh;
4486         ext4_group_t block_group;
4487         struct ext4_sb_info *sbi;
4488         struct ext4_buddy e4b;
4489         int err = 0;
4490         int ret;
4491
4492         if (bh) {
4493                 if (block)
4494                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4495                 else
4496                         block = bh->b_blocknr;
4497         }
4498
4499         sbi = EXT4_SB(sb);
4500         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4501             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4502                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4503                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4504                 goto error_return;
4505         }
4506
4507         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4508         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4509
4510         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4511                 struct buffer_head *tbh = bh;
4512                 int i;
4513
4514                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4515
4516                 for (i = 0; i < count; i++) {
4517                         if (!bh)
4518                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4519                                                         block + i);
4520                         if (unlikely(!tbh))
4521                                 continue;
4522                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4523                                     inode, tbh, block + i);
4524                 }
4525         }
4526
4527         /*
4528          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4529          * after the transaction is committed, which we can do by
4530          * treating the block as metadata, below.  We make an
4531          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4532          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4533          */
4534         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4535                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4536
4537 do_more:
4538         overflow = 0;
4539         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4540
4541         /*
4542          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4543          * boundary.
4544          */
4545         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4546                 overflow = bit + count - EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4547                 count -= overflow;
4548         }
4549         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4550         if (!bitmap_bh) {
4551                 err = -EIO;
4552                 goto error_return;
4553         }
4554         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4555         if (!gdp) {
4556                 err = -EIO;
4557                 goto error_return;
4558         }
4559
4560         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4561             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4562             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4563                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4564             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4565                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4566
4567                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4568                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4569                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4570                 goto error_return;
4571         }
4572
4573         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4574         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4575         if (err)
4576                 goto error_return;
4577
4578         /*
4579          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4580          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4581          * using it
4582          */
4583         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4584         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4585         if (err)
4586                 goto error_return;
4587 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4588         {
4589                 int i;
4590                 for (i = 0; i < count; i++)
4591                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4592         }
4593 #endif
4594         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count);
4595
4596         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4597         if (err)
4598                 goto error_return;
4599
4600         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4601                 struct ext4_free_data *new_entry;
4602                 /*
4603                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4604                  * be used until this transaction is committed
4605                  */
4606                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_ext_cachep, GFP_NOFS);
4607                 if (!new_entry) {
4608                         err = -ENOMEM;
4609                         goto error_return;
4610                 }
4611                 new_entry->start_blk = bit;
4612                 new_entry->group  = block_group;
4613                 new_entry->count = count;
4614                 new_entry->t_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4615
4616                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4617                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4618                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4619         } else {
4620                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4621                  * with group lock held. generate_buddy look at
4622                  * them with group lock_held
4623                  */
4624                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4625                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4626                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count);
4627         }
4628
4629         ret = ext4_free_blks_count(sb, gdp) + count;
4630         ext4_free_blks_set(sb, gdp, ret);
4631         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, gdp);
4632         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4633         percpu_counter_add(&sbi->s_freeblocks_counter, count);
4634
4635         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4636                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4637                 atomic_add(count, &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
4638         }
4639
4640         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4641
4642         freed += count;
4643
4644         /* We dirtied the bitmap block */
4645         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4646         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4647
4648         /* And the group descriptor block */
4649         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4650         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4651         if (!err)
4652                 err = ret;
4653
4654         if (overflow && !err) {
4655                 block += count;
4656                 count = overflow;
4657                 put_bh(bitmap_bh);
4658                 goto do_more;
4659         }
4660         ext4_mark_super_dirty(sb);
4661 error_return:
4662         if (freed && !(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4663                 dquot_free_block(inode, freed);
4664         brelse(bitmap_bh);
4665         ext4_std_error(sb, err);
4666         return;
4667 }
4668
4669 /**
4670  * ext4_add_groupblocks() -- Add given blocks to an existing group
4671  * @handle:                     handle to this transaction
4672  * @sb:                         super block
4673  * @block:                      start physcial block to add to the block group
4674  * @count:                      number of blocks to free
4675  *
4676  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4677  */
4678 void ext4_add_groupblocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4679                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4680 {
4681         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4682         struct buffer_head *gd_bh;
4683         ext4_group_t block_group;
4684         ext4_grpblk_t bit;
4685         unsigned int i;
4686         struct ext4_group_desc *desc;
4687         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4688         struct ext4_buddy e4b;
4689         int err = 0, ret, blk_free_count;
4690         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4691
4692         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4693
4694         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4695         /*
4696          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4697          * boundary.
4698          */
4699         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb))
4700                 goto error_return;
4701
4702         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4703         if (!bitmap_bh)
4704                 goto error_return;
4705         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4706         if (!desc)
4707                 goto error_return;
4708
4709         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4710             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4711             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4712             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4713                      sbi->s_itb_per_group)) {
4714                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4715                            "Block = %llu, count = %lu",
4716                            block, count);
4717                 goto error_return;
4718         }
4719
4720         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4721         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4722         if (err)
4723                 goto error_return;
4724
4725         /*
4726          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4727          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4728          * using it
4729          */
4730         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4731         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4732         if (err)
4733                 goto error_return;
4734
4735         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4736                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4737                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4738                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4739                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4740                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4741                 } else {
4742                         blocks_freed++;
4743                 }
4744         }
4745
4746         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4747         if (err)
4748                 goto error_return;
4749
4750         /*
4751          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4752          * with group lock held. generate_buddy look at
4753          * them with group lock_held
4754          */
4755         ext4_lock_group(sb, block_group);
4756         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4757         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4758         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_blks_count(sb, desc);
4759         ext4_free_blks_set(sb, desc, blk_free_count);
4760         desc->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, desc);
4761         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4762         percpu_counter_add(&sbi->s_freeblocks_counter, blocks_freed);
4763
4764         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4765                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4766                 atomic_add(blocks_freed,
4767                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
4768         }
4769
4770         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4771
4772         /* We dirtied the bitmap block */
4773         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4774         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4775
4776         /* And the group descriptor block */
4777         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4778         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4779         if (!err)
4780                 err = ret;
4781
4782 error_return:
4783         brelse(bitmap_bh);
4784         ext4_std_error(sb, err);
4785         return;
4786 }
4787
4788 /**
4789  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4790  * @sb:         super block for the file system
4791  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
4792  * @count:      number of blocks to TRIM
4793  * @group:      alloc. group we are working with
4794  * @e4b:        ext4 buddy for the group
4795  *
4796  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
4797  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
4798  * be called with under the group lock.
4799  */
4800 static void ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
4801                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
4802 {
4803         struct ext4_free_extent ex;
4804
4805         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
4806
4807         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
4808
4809         ex.fe_start = start;
4810         ex.fe_group = group;
4811         ex.fe_len = count;
4812
4813         /*
4814          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
4815          * being trimmed.
4816          */
4817         mb_mark_used(e4b, &ex);
4818         ext4_unlock_group(sb, group);
4819         ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
4820         ext4_lock_group(sb, group);
4821         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
4822 }
4823
4824 /**
4825  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
4826  * @sb:                 super block for file system
4827  * @group:              group to be trimmed
4828  * @start:              first group block to examine
4829  * @max:                last group block to examine
4830  * @minblocks:          minimum extent block count
4831  *
4832  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
4833  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
4834  * the extent.
4835  *
4836  *
4837  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
4838  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
4839  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
4840  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
4841  */
4842 static ext4_grpblk_t
4843 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
4844                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
4845                    ext4_grpblk_t minblocks)
4846 {
4847         void *bitmap;
4848         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
4849         struct ext4_buddy e4b;
4850         int ret;
4851
4852         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
4853
4854         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4855         if (ret) {
4856                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
4857                                 "information for %u", group);
4858                 return ret;
4859         }
4860         bitmap = e4b.bd_bitmap;
4861
4862         ext4_lock_group(sb, group);
4863         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
4864             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
4865                 goto out;
4866
4867         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
4868                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
4869
4870         while (start < max) {
4871                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, start);
4872                 if (start >= max)
4873                         break;
4874                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max, start);
4875
4876                 if ((next - start) >= minblocks) {
4877                         ext4_trim_extent(sb, start,
4878                                          next - start, group, &e4b);
4879                         count += next - start;
4880                 }
4881                 free_count += next - start;
4882                 start = next + 1;
4883
4884                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4885                         count = -ERESTARTSYS;
4886                         break;
4887                 }
4888
4889                 if (need_resched()) {
4890                         ext4_unlock_group(sb, group);
4891                         cond_resched();
4892                         ext4_lock_group(sb, group);
4893                 }
4894
4895                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
4896                         break;
4897         }
4898
4899         if (!ret)
4900                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
4901 out:
4902         ext4_unlock_group(sb, group);
4903         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4904
4905         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
4906                 count, group);
4907
4908         return count;
4909 }
4910
4911 /**
4912  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
4913  * @sb:                 superblock for filesystem
4914  * @range:              fstrim_range structure
4915  *
4916  * start:       First Byte to trim
4917  * len:         number of Bytes to trim from start
4918  * minlen:      minimum extent length in Bytes
4919  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
4920  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
4921  * is invoked to trim all free space.
4922  */
4923 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
4924 {
4925         struct ext4_group_info *grp;
4926         ext4_group_t first_group, last_group;
4927         ext4_group_t group, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4928         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_block, last_block;
4929         uint64_t start, len, minlen, trimmed = 0;
4930         ext4_fsblk_t first_data_blk =
4931                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
4932         int ret = 0;
4933
4934         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
4935         len = range->len >> sb->s_blocksize_bits;
4936         minlen = range->minlen >> sb->s_blocksize_bits;
4937
4938         if (unlikely(minlen > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)))
4939                 return -EINVAL;
4940         if (start + len <= first_data_blk)
4941                 goto out;
4942         if (start < first_data_blk) {
4943                 len -= first_data_blk - start;
4944                 start = first_data_blk;
4945         }
4946
4947         /* Determine first and last group to examine based on start and len */
4948         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
4949                                      &first_group, &first_block);
4950         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) (start + len),
4951                                      &last_group, &last_block);
4952         last_group = (last_group > ngroups - 1) ? ngroups - 1 : last_group;
4953         last_block = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4954
4955         if (first_group > last_group)
4956                 return -EINVAL;
4957
4958         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
4959                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
4960                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
4961                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
4962                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
4963                         if (ret)
4964                                 break;
4965                 }
4966
4967                 /*
4968                  * For all the groups except the last one, last block will
4969                  * always be EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb), so we only need to
4970                  * change it for the last group in which case start +
4971                  * len < EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb).
4972                  */
4973                 if (first_block + len < EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb))
4974                         last_block = first_block + len;
4975                 len -= last_block - first_block;
4976
4977                 if (grp->bb_free >= minlen) {
4978                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_block,
4979                                                 last_block, minlen);
4980                         if (cnt < 0) {
4981                                 ret = cnt;
4982                                 break;
4983                         }
4984                 }
4985                 trimmed += cnt;
4986                 first_block = 0;
4987         }
4988         range->len = trimmed * sb->s_blocksize;
4989
4990         if (!ret)
4991                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
4992
4993 out:
4994         return ret;
4995 }