e5ab41b559c06549003dc8ccf4b400af8fa754c0
[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 <trace/events/ext4.h>
27
28 /*
29  * MUSTDO:
30  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
31  *   - search for metadata in few groups
32  *
33  * TODO v4:
34  *   - normalization should take into account whether file is still open
35  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
36  *   - don't normalize tails
37  *   - quota
38  *   - reservation for superuser
39  *
40  * TODO v3:
41  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
42  *   - track min/max extents in each group for better group selection
43  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
44  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
45  *   - error handling
46  */
47
48 /*
49  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
50  * near to the goal(block) value specified.
51  *
52  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
53  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
54  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
55  * would have after allocation, or the current file size, which ever
56  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
57  * select to use the group preallocation. The default value of
58  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
59  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
60  * terms of number of blocks.
61  *
62  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
63  * ensure that we have small files closer together on the disk.
64  *
65  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
66  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
67  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
68  * represented as:
69  *
70  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
71  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
72  * pa_len    -> length for this prealloc space
73  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space
74  *
75  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
76  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
77  * space we will consume the particular prealloc space. This make sure that
78  * that the we have contiguous physical blocks representing the file blocks
79  *
80  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
81  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
82  * pa_free.
83  *
84  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
85  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
86  * prealloc space. These are per CPU prealloc list repreasented as
87  *
88  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
89  *
90  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
91  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
92  *
93  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
94  * enough free space (pa_free) withing the prealloc space.
95  *
96  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
97  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
98  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
99  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
100  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
101  * we can access them through the page cache. The information regarding
102  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
103  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
104  * inode as:
105  *
106  *  {                        page                        }
107  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
108  *
109  *
110  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
111  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
112  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
113  * which is blocks_per_page/2
114  *
115  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
116  * away when the filesystem is unmounted.
117  *
118  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
119  * to locate that many free blocks we return with additional information
120  * regarding rest of the contiguous physical block available
121  *
122  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
123  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
124  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
125  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
126  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
127  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
128  * sbi->s_mb_group_prealloc. Default value of s_mb_group_prealloc is
129  * 512 blocks. This can be tuned via
130  * /sys/fs/ext4/<partition/mb_group_prealloc. The value is represented in
131  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
132  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
133  * stripe value (sbi->s_stripe)
134  *
135  * The regular allocator(using the buddy cache) supports few tunables.
136  *
137  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
138  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
139  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
140  *
141  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
142  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
143  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
144  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
145  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
146  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
147  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
148  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
149  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
150  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
151  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
152  * the group specified as the goal value in allocation context via
153  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
154  * can used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
155  * checked.
156  *
157  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
158  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
159  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
160  * subsequent request.
161  */
162
163 /*
164  * mballoc operates on the following data:
165  *  - on-disk bitmap
166  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
167  *  - preallocation descriptors (PAs)
168  *
169  * there are two types of preallocations:
170  *  - inode
171  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
172  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
173  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
174  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
175  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
176  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
177  *    also means that freeing any block within descriptor's range
178  *    must discard all preallocated blocks.
179  *  - locality group
180  *    assigned to specific locality group which does not translate to
181  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
182  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
183  *    it's consumed from the beginning to the end.
184  *
185  * relation between them can be expressed as:
186  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
187  *
188  * this mean blocks mballoc considers used are:
189  *  - allocated blocks (persistent)
190  *  - preallocated blocks (non-persistent)
191  *
192  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
193  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
194  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
195  *
196  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
197  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
198  *
199  * all operations can be expressed as:
200  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
201  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
202  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
203  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
204  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
205  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
206  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
207  *        is used in real operation because we can't know actual used
208  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
209  *
210  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
211  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
212  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
213  * the following knowledge:
214  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
215  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
216  *     nobody can re-allocate that block
217  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
218  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
219  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
220  *     block
221  *
222  * so, now we're building a concurrency table:
223  *  - init buddy vs.
224  *    - new PA
225  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
226  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
227  *    - use inode PA
228  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
229  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
230  *    - discard inode PA
231  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
232  *    - use locality group PA
233  *      again PA-=N must be serialized with init
234  *    - discard locality group PA
235  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
236  *  - new PA vs.
237  *    - use inode PA
238  *      i_data_sem serializes them
239  *    - discard inode PA
240  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
241  *    - use locality group PA
242  *      some mutex should serialize them
243  *    - discard locality group PA
244  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
245  *  - use inode PA
246  *    - use inode PA
247  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
248  *    - discard inode PA
249  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
250  *    - use locality group PA
251  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
252  *    - discard locality group PA
253  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
254  *
255  * now we're ready to make few consequences:
256  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
257  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
258  *  - PA changes only after on-disk bitmap
259  *  - discard must not compete with init. either init is done before
260  *    any discard or they're serialized somehow
261  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
262  *
263  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
264  * in this case, but we should care about concurrent init
265  *
266  */
267
268  /*
269  * Logic in few words:
270  *
271  *  - allocation:
272  *    load group
273  *    find blocks
274  *    mark bits in on-disk bitmap
275  *    release group
276  *
277  *  - use preallocation:
278  *    find proper PA (per-inode or group)
279  *    load group
280  *    mark bits in on-disk bitmap
281  *    release group
282  *    release PA
283  *
284  *  - free:
285  *    load group
286  *    mark bits in on-disk bitmap
287  *    release group
288  *
289  *  - discard preallocations in group:
290  *    mark PAs deleted
291  *    move them onto local list
292  *    load on-disk bitmap
293  *    load group
294  *    remove PA from object (inode or locality group)
295  *    mark free blocks in-core
296  *
297  *  - discard inode's preallocations:
298  */
299
300 /*
301  * Locking rules
302  *
303  * Locks:
304  *  - bitlock on a group        (group)
305  *  - object (inode/locality)   (object)
306  *  - per-pa lock               (pa)
307  *
308  * Paths:
309  *  - new pa
310  *    object
311  *    group
312  *
313  *  - find and use pa:
314  *    pa
315  *
316  *  - release consumed pa:
317  *    pa
318  *    group
319  *    object
320  *
321  *  - generate in-core bitmap:
322  *    group
323  *        pa
324  *
325  *  - discard all for given object (inode, locality group):
326  *    object
327  *        pa
328  *    group
329  *
330  *  - discard all for given group:
331  *    group
332  *        pa
333  *    group
334  *        object
335  *
336  */
337 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
338 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
339 static struct kmem_cache *ext4_free_ext_cachep;
340 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
341                                         ext4_group_t group);
342 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
343                                                 ext4_group_t group);
344 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn);
345
346 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
347 {
348 #if BITS_PER_LONG == 64
349         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
350         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
351 #elif BITS_PER_LONG == 32
352         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
353         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
354 #else
355 #error "how many bits you are?!"
356 #endif
357         return addr;
358 }
359
360 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
361 {
362         /*
363          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
364          * needs unsigned long aligned address
365          */
366         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
367         return ext4_test_bit(bit, addr);
368 }
369
370 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
371 {
372         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
373         ext4_set_bit(bit, addr);
374 }
375
376 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
377 {
378         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
379         ext4_clear_bit(bit, addr);
380 }
381
382 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
383 {
384         int fix = 0, ret, tmpmax;
385         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
386         tmpmax = max + fix;
387         start += fix;
388
389         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
390         if (ret > max)
391                 return max;
392         return ret;
393 }
394
395 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
396 {
397         int fix = 0, ret, tmpmax;
398         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
399         tmpmax = max + fix;
400         start += fix;
401
402         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
403         if (ret > max)
404                 return max;
405         return ret;
406 }
407
408 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
409 {
410         char *bb;
411
412         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
413         BUG_ON(max == NULL);
414
415         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
416                 *max = 0;
417                 return NULL;
418         }
419
420         /* at order 0 we see each particular block */
421         *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
422         if (order == 0)
423                 return EXT4_MB_BITMAP(e4b);
424
425         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b) + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
426         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
427
428         return bb;
429 }
430
431 #ifdef DOUBLE_CHECK
432 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
433                            int first, int count)
434 {
435         int i;
436         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
437
438         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
439                 return;
440         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
441         for (i = 0; i < count; i++) {
442                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
443                         ext4_fsblk_t blocknr;
444
445                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
446                         blocknr += first + i;
447                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
448                                    __func__, "double-free of inode"
449                                    " %lu's block %llu(bit %u in group %u)",
450                                    inode ? inode->i_ino : 0, blocknr,
451                                    first + i, e4b->bd_group);
452                 }
453                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
454         }
455 }
456
457 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
458 {
459         int i;
460
461         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
462                 return;
463         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
464         for (i = 0; i < count; i++) {
465                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
466                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
467         }
468 }
469
470 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
471 {
472         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
473                 unsigned char *b1, *b2;
474                 int i;
475                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
476                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
477                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
478                         if (b1[i] != b2[i]) {
479                                 printk(KERN_ERR "corruption in group %u "
480                                        "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
481                                        "on disk/prealloc\n",
482                                        e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
483                                 BUG();
484                         }
485                 }
486         }
487 }
488
489 #else
490 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
491                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
492 {
493         return;
494 }
495 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
496                                                 int first, int count)
497 {
498         return;
499 }
500 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
501 {
502         return;
503 }
504 #endif
505
506 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
507
508 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
509 do {                                                                    \
510         if (!(assert)) {                                                \
511                 printk(KERN_EMERG                                       \
512                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
513                         function, file, line, # assert);                \
514                 BUG();                                                  \
515         }                                                               \
516 } while (0)
517
518 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
519                                 const char *function, int line)
520 {
521         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
522         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
523         int max;
524         int max2;
525         int i;
526         int j;
527         int k;
528         int count;
529         struct ext4_group_info *grp;
530         int fragments = 0;
531         int fstart;
532         struct list_head *cur;
533         void *buddy;
534         void *buddy2;
535
536         {
537                 static int mb_check_counter;
538                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
539                         return 0;
540         }
541
542         while (order > 1) {
543                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
544                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
545                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
546                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
547                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
548                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
549
550                 count = 0;
551                 for (i = 0; i < max; i++) {
552
553                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
554                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
555                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
556                                         MB_CHECK_ASSERT(
557                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
558                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
559                                         MB_CHECK_ASSERT(
560                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
561                                 }
562                                 continue;
563                         }
564
565                         /* both bits in buddy2 must be 0 */
566                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
567                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
568
569                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
570                                 k = (i * (1 << order)) + j;
571                                 MB_CHECK_ASSERT(
572                                         !mb_test_bit(k, EXT4_MB_BITMAP(e4b)));
573                         }
574                         count++;
575                 }
576                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
577                 order--;
578         }
579
580         fstart = -1;
581         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
582         for (i = 0; i < max; i++) {
583                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
584                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
585                         if (fstart == -1) {
586                                 fragments++;
587                                 fstart = i;
588                         }
589                         continue;
590                 }
591                 fstart = -1;
592                 /* check used bits only */
593                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
594                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
595                         k = i >> j;
596                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
597                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
598                 }
599         }
600         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
601         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
602
603         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
604         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
605         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
606                 ext4_group_t groupnr;
607                 struct ext4_prealloc_space *pa;
608                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
609                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
610                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
611                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
612                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
613         }
614         return 0;
615 }
616 #undef MB_CHECK_ASSERT
617 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
618                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
619 #else
620 #define mb_check_buddy(e4b)
621 #endif
622
623 /* FIXME!! need more doc */
624 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
625                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
626                                         struct ext4_group_info *grp)
627 {
628         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
629         ext4_grpblk_t min;
630         ext4_grpblk_t max;
631         ext4_grpblk_t chunk;
632         unsigned short border;
633
634         BUG_ON(len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb));
635
636         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
637
638         while (len > 0) {
639                 /* find how many blocks can be covered since this position */
640                 max = ffs(first | border) - 1;
641
642                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
643                 min = fls(len) - 1;
644
645                 if (max < min)
646                         min = max;
647                 chunk = 1 << min;
648
649                 /* mark multiblock chunks only */
650                 grp->bb_counters[min]++;
651                 if (min > 0)
652                         mb_clear_bit(first >> min,
653                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
654
655                 len -= chunk;
656                 first += chunk;
657         }
658 }
659
660 static noinline_for_stack
661 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
662                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
663 {
664         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
665         ext4_grpblk_t max = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
666         ext4_grpblk_t i = 0;
667         ext4_grpblk_t first;
668         ext4_grpblk_t len;
669         unsigned free = 0;
670         unsigned fragments = 0;
671         unsigned long long period = get_cycles();
672
673         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
674          * of on-disk bitmap and preallocations */
675         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
676         grp->bb_first_free = i;
677         while (i < max) {
678                 fragments++;
679                 first = i;
680                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
681                 len = i - first;
682                 free += len;
683                 if (len > 1)
684                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
685                 else
686                         grp->bb_counters[0]++;
687                 if (i < max)
688                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
689         }
690         grp->bb_fragments = fragments;
691
692         if (free != grp->bb_free) {
693                 ext4_grp_locked_error(sb, group,  __func__,
694                         "EXT4-fs: group %u: %u blocks in bitmap, %u in gd",
695                         group, free, grp->bb_free);
696                 /*
697                  * If we intent to continue, we consider group descritor
698                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
699                  */
700                 grp->bb_free = free;
701         }
702
703         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
704
705         period = get_cycles() - period;
706         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
707         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
708         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
709         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
710 }
711
712 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
713  * for convenience. The information regarding each group
714  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
715  * block bitmap and buddy information. The information are
716  * stored in the inode as
717  *
718  * {                        page                        }
719  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
720  *
721  *
722  * one block each for bitmap and buddy information.
723  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
724  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
725  * So it can have information regarding groups_per_page which
726  * is blocks_per_page/2
727  */
728
729 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
730 {
731         ext4_group_t ngroups;
732         int blocksize;
733         int blocks_per_page;
734         int groups_per_page;
735         int err = 0;
736         int i;
737         ext4_group_t first_group;
738         int first_block;
739         struct super_block *sb;
740         struct buffer_head *bhs;
741         struct buffer_head **bh;
742         struct inode *inode;
743         char *data;
744         char *bitmap;
745
746         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
747
748         inode = page->mapping->host;
749         sb = inode->i_sb;
750         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
751         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
752         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
753
754         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
755         if (groups_per_page == 0)
756                 groups_per_page = 1;
757
758         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
759         if (groups_per_page > 1) {
760                 err = -ENOMEM;
761                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
762                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
763                 if (bh == NULL)
764                         goto out;
765         } else
766                 bh = &bhs;
767
768         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
769
770         /* read all groups the page covers into the cache */
771         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
772                 struct ext4_group_desc *desc;
773
774                 if (first_group + i >= ngroups)
775                         break;
776
777                 err = -EIO;
778                 desc = ext4_get_group_desc(sb, first_group + i, NULL);
779                 if (desc == NULL)
780                         goto out;
781
782                 err = -ENOMEM;
783                 bh[i] = sb_getblk(sb, ext4_block_bitmap(sb, desc));
784                 if (bh[i] == NULL)
785                         goto out;
786
787                 if (bitmap_uptodate(bh[i]))
788                         continue;
789
790                 lock_buffer(bh[i]);
791                 if (bitmap_uptodate(bh[i])) {
792                         unlock_buffer(bh[i]);
793                         continue;
794                 }
795                 ext4_lock_group(sb, first_group + i);
796                 if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
797                         ext4_init_block_bitmap(sb, bh[i],
798                                                 first_group + i, desc);
799                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
800                         set_buffer_uptodate(bh[i]);
801                         ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
802                         unlock_buffer(bh[i]);
803                         continue;
804                 }
805                 ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
806                 if (buffer_uptodate(bh[i])) {
807                         /*
808                          * if not uninit if bh is uptodate,
809                          * bitmap is also uptodate
810                          */
811                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
812                         unlock_buffer(bh[i]);
813                         continue;
814                 }
815                 get_bh(bh[i]);
816                 /*
817                  * submit the buffer_head for read. We can
818                  * safely mark the bitmap as uptodate now.
819                  * We do it here so the bitmap uptodate bit
820                  * get set with buffer lock held.
821                  */
822                 set_bitmap_uptodate(bh[i]);
823                 bh[i]->b_end_io = end_buffer_read_sync;
824                 submit_bh(READ, bh[i]);
825                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", first_group + i);
826         }
827
828         /* wait for I/O completion */
829         for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
830                 wait_on_buffer(bh[i]);
831
832         err = -EIO;
833         for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
834                 if (!buffer_uptodate(bh[i]))
835                         goto out;
836
837         err = 0;
838         first_block = page->index * blocks_per_page;
839         /* init the page  */
840         memset(page_address(page), 0xff, PAGE_CACHE_SIZE);
841         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
842                 int group;
843                 struct ext4_group_info *grinfo;
844
845                 group = (first_block + i) >> 1;
846                 if (group >= ngroups)
847                         break;
848
849                 /*
850                  * data carry information regarding this
851                  * particular group in the format specified
852                  * above
853                  *
854                  */
855                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
856                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
857
858                 /*
859                  * We place the buddy block and bitmap block
860                  * close together
861                  */
862                 if ((first_block + i) & 1) {
863                         /* this is block of buddy */
864                         BUG_ON(incore == NULL);
865                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
866                                 group, page->index, i * blocksize);
867                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
868                         grinfo->bb_fragments = 0;
869                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
870                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
871                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
872                         /*
873                          * incore got set to the group block bitmap below
874                          */
875                         ext4_lock_group(sb, group);
876                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
877                         ext4_unlock_group(sb, group);
878                         incore = NULL;
879                 } else {
880                         /* this is block of bitmap */
881                         BUG_ON(incore != NULL);
882                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
883                                 group, page->index, i * blocksize);
884
885                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
886                         ext4_lock_group(sb, group);
887                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
888
889                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
890                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
891                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
892                         ext4_unlock_group(sb, group);
893
894                         /* set incore so that the buddy information can be
895                          * generated using this
896                          */
897                         incore = data;
898                 }
899         }
900         SetPageUptodate(page);
901
902 out:
903         if (bh) {
904                 for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
905                         brelse(bh[i]);
906                 if (bh != &bhs)
907                         kfree(bh);
908         }
909         return err;
910 }
911
912 static noinline_for_stack
913 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
914 {
915
916         int ret = 0;
917         void *bitmap;
918         int blocks_per_page;
919         int block, pnum, poff;
920         int num_grp_locked = 0;
921         struct ext4_group_info *this_grp;
922         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
923         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
924         struct page *page = NULL, *bitmap_page = NULL;
925
926         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
927         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
928         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
929         /*
930          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
931          * page which map to the group from which we are already
932          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
933          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
934          * would have taken the alloc_sem lock.
935          */
936         num_grp_locked =  ext4_mb_get_buddy_cache_lock(sb, group);
937         if (!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
938                 /*
939                  * somebody initialized the group
940                  * return without doing anything
941                  */
942                 ret = 0;
943                 goto err;
944         }
945         /*
946          * the buddy cache inode stores the block bitmap
947          * and buddy information in consecutive blocks.
948          * So for each group we need two blocks.
949          */
950         block = group * 2;
951         pnum = block / blocks_per_page;
952         poff = block % blocks_per_page;
953         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
954         if (page) {
955                 BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
956                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
957                 if (ret) {
958                         unlock_page(page);
959                         goto err;
960                 }
961                 unlock_page(page);
962         }
963         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
964                 ret = -EIO;
965                 goto err;
966         }
967         mark_page_accessed(page);
968         bitmap_page = page;
969         bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
970
971         /* init buddy cache */
972         block++;
973         pnum = block / blocks_per_page;
974         poff = block % blocks_per_page;
975         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
976         if (page == bitmap_page) {
977                 /*
978                  * If both the bitmap and buddy are in
979                  * the same page we don't need to force
980                  * init the buddy
981                  */
982                 unlock_page(page);
983         } else if (page) {
984                 BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
985                 ret = ext4_mb_init_cache(page, bitmap);
986                 if (ret) {
987                         unlock_page(page);
988                         goto err;
989                 }
990                 unlock_page(page);
991         }
992         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
993                 ret = -EIO;
994                 goto err;
995         }
996         mark_page_accessed(page);
997 err:
998         ext4_mb_put_buddy_cache_lock(sb, group, num_grp_locked);
999         if (bitmap_page)
1000                 page_cache_release(bitmap_page);
1001         if (page)
1002                 page_cache_release(page);
1003         return ret;
1004 }
1005
1006 static noinline_for_stack int
1007 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1008                                         struct ext4_buddy *e4b)
1009 {
1010         int blocks_per_page;
1011         int block;
1012         int pnum;
1013         int poff;
1014         struct page *page;
1015         int ret;
1016         struct ext4_group_info *grp;
1017         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1018         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1019
1020         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1021
1022         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1023         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1024
1025         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1026         e4b->bd_info = ext4_get_group_info(sb, group);
1027         e4b->bd_sb = sb;
1028         e4b->bd_group = group;
1029         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1030         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1031         e4b->alloc_semp = &grp->alloc_sem;
1032
1033         /* Take the read lock on the group alloc
1034          * sem. This would make sure a parallel
1035          * ext4_mb_init_group happening on other
1036          * groups mapped by the page is blocked
1037          * till we are done with allocation
1038          */
1039 repeat_load_buddy:
1040         down_read(e4b->alloc_semp);
1041
1042         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1043                 /* we need to check for group need init flag
1044                  * with alloc_semp held so that we can be sure
1045                  * that new blocks didn't get added to the group
1046                  * when we are loading the buddy cache
1047                  */
1048                 up_read(e4b->alloc_semp);
1049                 /*
1050                  * we need full data about the group
1051                  * to make a good selection
1052                  */
1053                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1054                 if (ret)
1055                         return ret;
1056                 goto repeat_load_buddy;
1057         }
1058
1059         /*
1060          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1061          * and buddy information in consecutive blocks.
1062          * So for each group we need two blocks.
1063          */
1064         block = group * 2;
1065         pnum = block / blocks_per_page;
1066         poff = block % blocks_per_page;
1067
1068         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1069          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1070         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1071         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1072                 if (page)
1073                         /*
1074                          * drop the page reference and try
1075                          * to get the page with lock. If we
1076                          * are not uptodate that implies
1077                          * somebody just created the page but
1078                          * is yet to initialize the same. So
1079                          * wait for it to initialize.
1080                          */
1081                         page_cache_release(page);
1082                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1083                 if (page) {
1084                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1085                         if (!PageUptodate(page)) {
1086                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1087                                 if (ret) {
1088                                         unlock_page(page);
1089                                         goto err;
1090                                 }
1091                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1092                                                (poff * sb->s_blocksize));
1093                         }
1094                         unlock_page(page);
1095                 }
1096         }
1097         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1098                 ret = -EIO;
1099                 goto err;
1100         }
1101         e4b->bd_bitmap_page = page;
1102         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1103         mark_page_accessed(page);
1104
1105         block++;
1106         pnum = block / blocks_per_page;
1107         poff = block % blocks_per_page;
1108
1109         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1110         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1111                 if (page)
1112                         page_cache_release(page);
1113                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1114                 if (page) {
1115                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1116                         if (!PageUptodate(page)) {
1117                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1118                                 if (ret) {
1119                                         unlock_page(page);
1120                                         goto err;
1121                                 }
1122                         }
1123                         unlock_page(page);
1124                 }
1125         }
1126         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1127                 ret = -EIO;
1128                 goto err;
1129         }
1130         e4b->bd_buddy_page = page;
1131         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1132         mark_page_accessed(page);
1133
1134         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1135         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1136
1137         return 0;
1138
1139 err:
1140         if (e4b->bd_bitmap_page)
1141                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1142         if (e4b->bd_buddy_page)
1143                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1144         e4b->bd_buddy = NULL;
1145         e4b->bd_bitmap = NULL;
1146
1147         /* Done with the buddy cache */
1148         up_read(e4b->alloc_semp);
1149         return ret;
1150 }
1151
1152 static void ext4_mb_release_desc(struct ext4_buddy *e4b)
1153 {
1154         if (e4b->bd_bitmap_page)
1155                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1156         if (e4b->bd_buddy_page)
1157                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1158         /* Done with the buddy cache */
1159         if (e4b->alloc_semp)
1160                 up_read(e4b->alloc_semp);
1161 }
1162
1163
1164 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1165 {
1166         int order = 1;
1167         void *bb;
1168
1169         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
1170         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1171
1172         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b);
1173         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1174                 block = block >> 1;
1175                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1176                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1177                         return order;
1178                 }
1179                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1180                 order++;
1181         }
1182         return 0;
1183 }
1184
1185 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1186 {
1187         __u32 *addr;
1188
1189         len = cur + len;
1190         while (cur < len) {
1191                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1192                         /* fast path: clear whole word at once */
1193                         addr = bm + (cur >> 3);
1194                         *addr = 0;
1195                         cur += 32;
1196                         continue;
1197                 }
1198                 mb_clear_bit(cur, bm);
1199                 cur++;
1200         }
1201 }
1202
1203 static void mb_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1204 {
1205         __u32 *addr;
1206
1207         len = cur + len;
1208         while (cur < len) {
1209                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1210                         /* fast path: set whole word at once */
1211                         addr = bm + (cur >> 3);
1212                         *addr = 0xffffffff;
1213                         cur += 32;
1214                         continue;
1215                 }
1216                 mb_set_bit(cur, bm);
1217                 cur++;
1218         }
1219 }
1220
1221 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1222                           int first, int count)
1223 {
1224         int block = 0;
1225         int max = 0;
1226         int order;
1227         void *buddy;
1228         void *buddy2;
1229         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1230
1231         BUG_ON(first + count > (sb->s_blocksize << 3));
1232         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1233         mb_check_buddy(e4b);
1234         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1235
1236         e4b->bd_info->bb_free += count;
1237         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1238                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1239
1240         /* let's maintain fragments counter */
1241         if (first != 0)
1242                 block = !mb_test_bit(first - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1243         if (first + count < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1244                 max = !mb_test_bit(first + count, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1245         if (block && max)
1246                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1247         else if (!block && !max)
1248                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1249
1250         /* let's maintain buddy itself */
1251         while (count-- > 0) {
1252                 block = first++;
1253                 order = 0;
1254
1255                 if (!mb_test_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b))) {
1256                         ext4_fsblk_t blocknr;
1257
1258                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1259                         blocknr += block;
1260                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1261                                    __func__, "double-free of inode"
1262                                    " %lu's block %llu(bit %u in group %u)",
1263                                    inode ? inode->i_ino : 0, blocknr, block,
1264                                    e4b->bd_group);
1265                 }
1266                 mb_clear_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1267                 e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1268
1269                 /* start of the buddy */
1270                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1271
1272                 do {
1273                         block &= ~1UL;
1274                         if (mb_test_bit(block, buddy) ||
1275                                         mb_test_bit(block + 1, buddy))
1276                                 break;
1277
1278                         /* both the buddies are free, try to coalesce them */
1279                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order + 1, &max);
1280
1281                         if (!buddy2)
1282                                 break;
1283
1284                         if (order > 0) {
1285                                 /* for special purposes, we don't set
1286                                  * free bits in bitmap */
1287                                 mb_set_bit(block, buddy);
1288                                 mb_set_bit(block + 1, buddy);
1289                         }
1290                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1291                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1292
1293                         block = block >> 1;
1294                         order++;
1295                         e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1296
1297                         mb_clear_bit(block, buddy2);
1298                         buddy = buddy2;
1299                 } while (1);
1300         }
1301         mb_check_buddy(e4b);
1302 }
1303
1304 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int order, int block,
1305                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1306 {
1307         int next = block;
1308         int max;
1309         int ord;
1310         void *buddy;
1311
1312         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1313         BUG_ON(ex == NULL);
1314
1315         buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1316         BUG_ON(buddy == NULL);
1317         BUG_ON(block >= max);
1318         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1319                 ex->fe_len = 0;
1320                 ex->fe_start = 0;
1321                 ex->fe_group = 0;
1322                 return 0;
1323         }
1324
1325         /* FIXME dorp order completely ? */
1326         if (likely(order == 0)) {
1327                 /* find actual order */
1328                 order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1329                 block = block >> order;
1330         }
1331
1332         ex->fe_len = 1 << order;
1333         ex->fe_start = block << order;
1334         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1335
1336         /* calc difference from given start */
1337         next = next - ex->fe_start;
1338         ex->fe_len -= next;
1339         ex->fe_start += next;
1340
1341         while (needed > ex->fe_len &&
1342                (buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1343
1344                 if (block + 1 >= max)
1345                         break;
1346
1347                 next = (block + 1) * (1 << order);
1348                 if (mb_test_bit(next, EXT4_MB_BITMAP(e4b)))
1349                         break;
1350
1351                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1352
1353                 order = ord;
1354                 block = next >> order;
1355                 ex->fe_len += 1 << order;
1356         }
1357
1358         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1359         return ex->fe_len;
1360 }
1361
1362 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1363 {
1364         int ord;
1365         int mlen = 0;
1366         int max = 0;
1367         int cur;
1368         int start = ex->fe_start;
1369         int len = ex->fe_len;
1370         unsigned ret = 0;
1371         int len0 = len;
1372         void *buddy;
1373
1374         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1375         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1376         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1377         mb_check_buddy(e4b);
1378         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1379
1380         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1381         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1382                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1383
1384         /* let's maintain fragments counter */
1385         if (start != 0)
1386                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1387         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1388                 max = !mb_test_bit(start + len, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1389         if (mlen && max)
1390                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1391         else if (!mlen && !max)
1392                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1393
1394         /* let's maintain buddy itself */
1395         while (len) {
1396                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1397
1398                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1399                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1400                         mlen = 1 << ord;
1401                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1402                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1403                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1404                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1405                         start += mlen;
1406                         len -= mlen;
1407                         BUG_ON(len < 0);
1408                         continue;
1409                 }
1410
1411                 /* store for history */
1412                 if (ret == 0)
1413                         ret = len | (ord << 16);
1414
1415                 /* we have to split large buddy */
1416                 BUG_ON(ord <= 0);
1417                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1418                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1419                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1420
1421                 ord--;
1422                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1423                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1424                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1425                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1426                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1427                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1428         }
1429
1430         mb_set_bits(EXT4_MB_BITMAP(e4b), ex->fe_start, len0);
1431         mb_check_buddy(e4b);
1432
1433         return ret;
1434 }
1435
1436 /*
1437  * Must be called under group lock!
1438  */
1439 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1440                                         struct ext4_buddy *e4b)
1441 {
1442         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1443         int ret;
1444
1445         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1446         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1447
1448         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1449         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1450         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1451
1452         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1453          * allocated blocks for history */
1454         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1455
1456         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1457         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1458         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1459
1460         /*
1461          * take the page reference. We want the page to be pinned
1462          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1463          * group until we update the bitmap. That would mean we
1464          * double allocate blocks. The reference is dropped
1465          * in ext4_mb_release_context
1466          */
1467         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1468         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1469         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1470         get_page(ac->ac_buddy_page);
1471         /* on allocation we use ac to track the held semaphore */
1472         ac->alloc_semp =  e4b->alloc_semp;
1473         e4b->alloc_semp = NULL;
1474         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1475         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1476                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1477                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1478                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1479                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1480         }
1481 }
1482
1483 /*
1484  * regular allocator, for general purposes allocation
1485  */
1486
1487 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1488                                         struct ext4_buddy *e4b,
1489                                         int finish_group)
1490 {
1491         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1492         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1493         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1494         struct ext4_free_extent ex;
1495         int max;
1496
1497         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1498                 return;
1499         /*
1500          * We don't want to scan for a whole year
1501          */
1502         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1503                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1504                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1505                 return;
1506         }
1507
1508         /*
1509          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1510          */
1511         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1512                 return;
1513
1514         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1515                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1516                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1517                  * when it was found (within this lock-unlock
1518                  * period or not) */
1519                 max = mb_find_extent(e4b, 0, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1520                 if (max >= gex->fe_len) {
1521                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1522                         return;
1523                 }
1524         }
1525 }
1526
1527 /*
1528  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1529  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1530  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1531  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1532  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1533  * mballoc can't find good enough extent.
1534  *
1535  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1536  */
1537 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1538                                         struct ext4_free_extent *ex,
1539                                         struct ext4_buddy *e4b)
1540 {
1541         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1542         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1543
1544         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1545         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1546         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1547         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1548
1549         ac->ac_found++;
1550
1551         /*
1552          * The special case - take what you catch first
1553          */
1554         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1555                 *bex = *ex;
1556                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1557                 return;
1558         }
1559
1560         /*
1561          * Let's check whether the chuck is good enough
1562          */
1563         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1564                 *bex = *ex;
1565                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1566                 return;
1567         }
1568
1569         /*
1570          * If this is first found extent, just store it in the context
1571          */
1572         if (bex->fe_len == 0) {
1573                 *bex = *ex;
1574                 return;
1575         }
1576
1577         /*
1578          * If new found extent is better, store it in the context
1579          */
1580         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1581                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1582                  * larger than previous best one is better */
1583                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1584                         *bex = *ex;
1585         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1586                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1587                  * an extent that still satisfy the request, but is
1588                  * smaller than previous one */
1589                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1590                         *bex = *ex;
1591         }
1592
1593         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1594 }
1595
1596 static noinline_for_stack
1597 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1598                                         struct ext4_buddy *e4b)
1599 {
1600         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1601         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1602         int max;
1603         int err;
1604
1605         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1606         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1607         if (err)
1608                 return err;
1609
1610         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1611         max = mb_find_extent(e4b, 0, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1612
1613         if (max > 0) {
1614                 ac->ac_b_ex = ex;
1615                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1616         }
1617
1618         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1619         ext4_mb_release_desc(e4b);
1620
1621         return 0;
1622 }
1623
1624 static noinline_for_stack
1625 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1626                                 struct ext4_buddy *e4b)
1627 {
1628         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1629         int max;
1630         int err;
1631         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1632         struct ext4_free_extent ex;
1633
1634         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1635                 return 0;
1636
1637         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1638         if (err)
1639                 return err;
1640
1641         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1642         max = mb_find_extent(e4b, 0, ac->ac_g_ex.fe_start,
1643                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1644
1645         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1646                 ext4_fsblk_t start;
1647
1648                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1649                         ex.fe_start;
1650                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1651                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1652                         ac->ac_found++;
1653                         ac->ac_b_ex = ex;
1654                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1655                 }
1656         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1657                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1658                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1659                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1660                 ac->ac_found++;
1661                 ac->ac_b_ex = ex;
1662                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1663         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1664                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1665                  * number of blocks to an existing extent */
1666                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1667                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1668                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1669                 ac->ac_found++;
1670                 ac->ac_b_ex = ex;
1671                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1672         }
1673         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1674         ext4_mb_release_desc(e4b);
1675
1676         return 0;
1677 }
1678
1679 /*
1680  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1681  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1682  */
1683 static noinline_for_stack
1684 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1685                                         struct ext4_buddy *e4b)
1686 {
1687         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1688         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1689         void *buddy;
1690         int i;
1691         int k;
1692         int max;
1693
1694         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1695         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1696                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1697                         continue;
1698
1699                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1700                 BUG_ON(buddy == NULL);
1701
1702                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1703                 BUG_ON(k >= max);
1704
1705                 ac->ac_found++;
1706
1707                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1708                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1709                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1710
1711                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1712
1713                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1714
1715                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1716                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1717
1718                 break;
1719         }
1720 }
1721
1722 /*
1723  * The routine scans the group and measures all found extents.
1724  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1725  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1726  */
1727 static noinline_for_stack
1728 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1729                                         struct ext4_buddy *e4b)
1730 {
1731         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1732         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1733         struct ext4_free_extent ex;
1734         int i;
1735         int free;
1736
1737         free = e4b->bd_info->bb_free;
1738         BUG_ON(free <= 0);
1739
1740         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1741
1742         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1743                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1744                                                 EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb), i);
1745                 if (i >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1746                         /*
1747                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1748                          * free blocks even though group info says we
1749                          * we have free blocks
1750                          */
1751                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1752                                         __func__, "%d free blocks as per "
1753                                         "group info. But bitmap says 0",
1754                                         free);
1755                         break;
1756                 }
1757
1758                 mb_find_extent(e4b, 0, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1759                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1760                 if (free < ex.fe_len) {
1761                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1762                                         __func__, "%d free blocks as per "
1763                                         "group info. But got %d blocks",
1764                                         free, ex.fe_len);
1765                         /*
1766                          * The number of free blocks differs. This mostly
1767                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1768                          * without claiming the space.
1769                          */
1770                         break;
1771                 }
1772
1773                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1774
1775                 i += ex.fe_len;
1776                 free -= ex.fe_len;
1777         }
1778
1779         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1780 }
1781
1782 /*
1783  * This is a special case for storages like raid5
1784  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size requests
1785  * XXX should do so at least for multiples of stripe size as well
1786  */
1787 static noinline_for_stack
1788 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1789                                  struct ext4_buddy *e4b)
1790 {
1791         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1792         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1793         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1794         struct ext4_free_extent ex;
1795         ext4_fsblk_t first_group_block;
1796         ext4_fsblk_t a;
1797         ext4_grpblk_t i;
1798         int max;
1799
1800         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1801
1802         /* find first stripe-aligned block in group */
1803         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1804
1805         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1806         do_div(a, sbi->s_stripe);
1807         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1808
1809         while (i < EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1810                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1811                         max = mb_find_extent(e4b, 0, i, sbi->s_stripe, &ex);
1812                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1813                                 ac->ac_found++;
1814                                 ac->ac_b_ex = ex;
1815                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1816                                 break;
1817                         }
1818                 }
1819                 i += sbi->s_stripe;
1820         }
1821 }
1822
1823 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1824                                 ext4_group_t group, int cr)
1825 {
1826         unsigned free, fragments;
1827         unsigned i, bits;
1828         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1829         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1830
1831         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1832         BUG_ON(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp));
1833
1834         free = grp->bb_free;
1835         fragments = grp->bb_fragments;
1836         if (free == 0)
1837                 return 0;
1838         if (fragments == 0)
1839                 return 0;
1840
1841         switch (cr) {
1842         case 0:
1843                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
1844
1845                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1846                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1847                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1848                     ((group % flex_size) == 0))
1849                         return 0;
1850
1851                 bits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits + 1;
1852                 for (i = ac->ac_2order; i <= bits; i++)
1853                         if (grp->bb_counters[i] > 0)
1854                                 return 1;
1855                 break;
1856         case 1:
1857                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1858                         return 1;
1859                 break;
1860         case 2:
1861                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1862                         return 1;
1863                 break;
1864         case 3:
1865                 return 1;
1866         default:
1867                 BUG();
1868         }
1869
1870         return 0;
1871 }
1872
1873 /*
1874  * lock the group_info alloc_sem of all the groups
1875  * belonging to the same buddy cache page. This
1876  * make sure other parallel operation on the buddy
1877  * cache doesn't happen  whild holding the buddy cache
1878  * lock
1879  */
1880 int ext4_mb_get_buddy_cache_lock(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1881 {
1882         int i;
1883         int block, pnum;
1884         int blocks_per_page;
1885         int groups_per_page;
1886         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1887         ext4_group_t first_group;
1888         struct ext4_group_info *grp;
1889
1890         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1891         /*
1892          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1893          * and buddy information in consecutive blocks.
1894          * So for each group we need two blocks.
1895          */
1896         block = group * 2;
1897         pnum = block / blocks_per_page;
1898         first_group = pnum * blocks_per_page / 2;
1899
1900         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
1901         if (groups_per_page == 0)
1902                 groups_per_page = 1;
1903         /* read all groups the page covers into the cache */
1904         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
1905
1906                 if ((first_group + i) >= ngroups)
1907                         break;
1908                 grp = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
1909                 /* take all groups write allocation
1910                  * semaphore. This make sure there is
1911                  * no block allocation going on in any
1912                  * of that groups
1913                  */
1914                 down_write_nested(&grp->alloc_sem, i);
1915         }
1916         return i;
1917 }
1918
1919 void ext4_mb_put_buddy_cache_lock(struct super_block *sb,
1920                                         ext4_group_t group, int locked_group)
1921 {
1922         int i;
1923         int block, pnum;
1924         int blocks_per_page;
1925         ext4_group_t first_group;
1926         struct ext4_group_info *grp;
1927
1928         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1929         /*
1930          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1931          * and buddy information in consecutive blocks.
1932          * So for each group we need two blocks.
1933          */
1934         block = group * 2;
1935         pnum = block / blocks_per_page;
1936         first_group = pnum * blocks_per_page / 2;
1937         /* release locks on all the groups */
1938         for (i = 0; i < locked_group; i++) {
1939
1940                 grp = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
1941                 /* take all groups write allocation
1942                  * semaphore. This make sure there is
1943                  * no block allocation going on in any
1944                  * of that groups
1945                  */
1946                 up_write(&grp->alloc_sem);
1947         }
1948
1949 }
1950
1951 static noinline_for_stack int
1952 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
1953 {
1954         ext4_group_t ngroups, group, i;
1955         int cr;
1956         int err = 0;
1957         int bsbits;
1958         struct ext4_sb_info *sbi;
1959         struct super_block *sb;
1960         struct ext4_buddy e4b;
1961
1962         sb = ac->ac_sb;
1963         sbi = EXT4_SB(sb);
1964         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1965         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
1966         if (!(EXT4_I(ac->ac_inode)->i_flags & EXT4_EXTENTS_FL))
1967                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
1968
1969         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1970
1971         /* first, try the goal */
1972         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
1973         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1974                 goto out;
1975
1976         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
1977                 goto out;
1978
1979         /*
1980          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
1981          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
1982          * try exact allocation using buddy.
1983          */
1984         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
1985         ac->ac_2order = 0;
1986         /*
1987          * We search using buddy data only if the order of the request
1988          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
1989          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
1990          */
1991         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
1992                 /*
1993                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
1994                  */
1995                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
1996                         ac->ac_2order = i - 1;
1997         }
1998
1999         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2000
2001         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2002         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2003                 /* TBD: may be hot point */
2004                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2005                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2006                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2007                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2008         }
2009
2010         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2011         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2012         /*
2013          * cr == 0 try to get exact allocation,
2014          * cr == 3  try to get anything
2015          */
2016 repeat:
2017         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2018                 ac->ac_criteria = cr;
2019                 /*
2020                  * searching for the right group start
2021                  * from the goal value specified
2022                  */
2023                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2024
2025                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2026                         struct ext4_group_info *grp;
2027                         struct ext4_group_desc *desc;
2028
2029                         if (group == ngroups)
2030                                 group = 0;
2031
2032                         /* quick check to skip empty groups */
2033                         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
2034                         if (grp->bb_free == 0)
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                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2043                                 /* someone did allocation from this group */
2044                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2045                                 ext4_mb_release_desc(&e4b);
2046                                 continue;
2047                         }
2048
2049                         ac->ac_groups_scanned++;
2050                         desc = ext4_get_group_desc(sb, group, NULL);
2051                         if (cr == 0)
2052                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2053                         else if (cr == 1 &&
2054                                         ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe)
2055                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2056                         else
2057                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2058
2059                         ext4_unlock_group(sb, group);
2060                         ext4_mb_release_desc(&e4b);
2061
2062                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2063                                 break;
2064                 }
2065         }
2066
2067         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2068             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2069                 /*
2070                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2071                  * the best chunk we've found so far
2072                  */
2073
2074                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2075                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2076                         /*
2077                          * Someone more lucky has already allocated it.
2078                          * The only thing we can do is just take first
2079                          * found block(s)
2080                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2081                          */
2082                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2083                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2084                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2085                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2086                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2087                         cr = 3;
2088                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2089                         goto repeat;
2090                 }
2091         }
2092 out:
2093         return err;
2094 }
2095
2096 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2097 {
2098         struct super_block *sb = seq->private;
2099         ext4_group_t group;
2100
2101         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2102                 return NULL;
2103         group = *pos + 1;
2104         return (void *) ((unsigned long) group);
2105 }
2106
2107 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2108 {
2109         struct super_block *sb = seq->private;
2110         ext4_group_t group;
2111
2112         ++*pos;
2113         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2114                 return NULL;
2115         group = *pos + 1;
2116         return (void *) ((unsigned long) group);
2117 }
2118
2119 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2120 {
2121         struct super_block *sb = seq->private;
2122         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2123         int i;
2124         int err;
2125         struct ext4_buddy e4b;
2126         struct sg {
2127                 struct ext4_group_info info;
2128                 ext4_grpblk_t counters[16];
2129         } sg;
2130
2131         group--;
2132         if (group == 0)
2133                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2134                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2135                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2136                            "group", "free", "frags", "first",
2137                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2138                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2139
2140         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2141                 sizeof(struct ext4_group_info);
2142         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2143         if (err) {
2144                 seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2145                 return 0;
2146         }
2147         ext4_lock_group(sb, group);
2148         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2149         ext4_unlock_group(sb, group);
2150         ext4_mb_release_desc(&e4b);
2151
2152         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2153                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2154         for (i = 0; i <= 13; i++)
2155                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2156                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2157         seq_printf(seq, " ]\n");
2158
2159         return 0;
2160 }
2161
2162 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2163 {
2164 }
2165
2166 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2167         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2168         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2169         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2170         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2171 };
2172
2173 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2174 {
2175         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2176         int rc;
2177
2178         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2179         if (rc == 0) {
2180                 struct seq_file *m = (struct seq_file *)file->private_data;
2181                 m->private = sb;
2182         }
2183         return rc;
2184
2185 }
2186
2187 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2188         .owner          = THIS_MODULE,
2189         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2190         .read           = seq_read,
2191         .llseek         = seq_lseek,
2192         .release        = seq_release,
2193 };
2194
2195
2196 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2197 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2198                           struct ext4_group_desc *desc)
2199 {
2200         int i, len;
2201         int metalen = 0;
2202         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2203         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2204
2205         /*
2206          * First check if this group is the first of a reserved block.
2207          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2208          * to ext4_group_info structures
2209          */
2210         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2211                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2212                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2213                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2214                 if (meta_group_info == NULL) {
2215                         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate mem for a "
2216                                "buddy group\n");
2217                         goto exit_meta_group_info;
2218                 }
2219                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2220                         meta_group_info;
2221         }
2222
2223         /*
2224          * calculate needed size. if change bb_counters size,
2225          * don't forget about ext4_mb_generate_buddy()
2226          */
2227         len = offsetof(typeof(**meta_group_info),
2228                        bb_counters[sb->s_blocksize_bits + 2]);
2229
2230         meta_group_info =
2231                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2232         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2233
2234         meta_group_info[i] = kzalloc(len, GFP_KERNEL);
2235         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2236                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy mem\n");
2237                 goto exit_group_info;
2238         }
2239         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2240                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2241
2242         /*
2243          * initialize bb_free to be able to skip
2244          * empty groups without initialization
2245          */
2246         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2247                 meta_group_info[i]->bb_free =
2248                         ext4_free_blocks_after_init(sb, group, desc);
2249         } else {
2250                 meta_group_info[i]->bb_free =
2251                         ext4_free_blks_count(sb, desc);
2252         }
2253
2254         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2255         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2256         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2257
2258 #ifdef DOUBLE_CHECK
2259         {
2260                 struct buffer_head *bh;
2261                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2262                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2263                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2264                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2265                 BUG_ON(bh == NULL);
2266                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2267                         sb->s_blocksize);
2268                 put_bh(bh);
2269         }
2270 #endif
2271
2272         return 0;
2273
2274 exit_group_info:
2275         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2276         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0)
2277                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2278 exit_meta_group_info:
2279         return -ENOMEM;
2280 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2281
2282 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2283 {
2284         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2285         ext4_group_t i;
2286         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2287         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
2288         int num_meta_group_infos;
2289         int num_meta_group_infos_max;
2290         int array_size;
2291         struct ext4_group_desc *desc;
2292
2293         /* This is the number of blocks used by GDT */
2294         num_meta_group_infos = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) -
2295                                 1) >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2296
2297         /*
2298          * This is the total number of blocks used by GDT including
2299          * the number of reserved blocks for GDT.
2300          * The s_group_info array is allocated with this value
2301          * to allow a clean online resize without a complex
2302          * manipulation of pointer.
2303          * The drawback is the unused memory when no resize
2304          * occurs but it's very low in terms of pages
2305          * (see comments below)
2306          * Need to handle this properly when META_BG resizing is allowed
2307          */
2308         num_meta_group_infos_max = num_meta_group_infos +
2309                                 le16_to_cpu(es->s_reserved_gdt_blocks);
2310
2311         /*
2312          * array_size is the size of s_group_info array. We round it
2313          * to the next power of two because this approximation is done
2314          * internally by kmalloc so we can have some more memory
2315          * for free here (e.g. may be used for META_BG resize).
2316          */
2317         array_size = 1;
2318         while (array_size < sizeof(*sbi->s_group_info) *
2319                num_meta_group_infos_max)
2320                 array_size = array_size << 1;
2321         /* An 8TB filesystem with 64-bit pointers requires a 4096 byte
2322          * kmalloc. A 128kb malloc should suffice for a 256TB filesystem.
2323          * So a two level scheme suffices for now. */
2324         sbi->s_group_info = kmalloc(array_size, GFP_KERNEL);
2325         if (sbi->s_group_info == NULL) {
2326                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy meta group\n");
2327                 return -ENOMEM;
2328         }
2329         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2330         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2331                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't get new inode\n");
2332                 goto err_freesgi;
2333         }
2334         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2335         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2336                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2337                 if (desc == NULL) {
2338                         printk(KERN_ERR
2339                                 "EXT4-fs: can't read descriptor %u\n", i);
2340                         goto err_freebuddy;
2341                 }
2342                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2343                         goto err_freebuddy;
2344         }
2345
2346         return 0;
2347
2348 err_freebuddy:
2349         while (i-- > 0)
2350                 kfree(ext4_get_group_info(sb, i));
2351         i = num_meta_group_infos;
2352         while (i-- > 0)
2353                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2354         iput(sbi->s_buddy_cache);
2355 err_freesgi:
2356         kfree(sbi->s_group_info);
2357         return -ENOMEM;
2358 }
2359
2360 int ext4_mb_init(struct super_block *sb, int needs_recovery)
2361 {
2362         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2363         unsigned i, j;
2364         unsigned offset;
2365         unsigned max;
2366         int ret;
2367
2368         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2369
2370         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2371         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2372                 return -ENOMEM;
2373         }
2374
2375         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2376         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2377         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2378                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2379                 return -ENOMEM;
2380         }
2381
2382         /* order 0 is regular bitmap */
2383         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2384         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2385
2386         i = 1;
2387         offset = 0;
2388         max = sb->s_blocksize << 2;
2389         do {
2390                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2391                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2392                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2393                 max = max >> 1;
2394                 i++;
2395         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2396
2397         /* init file for buddy data */
2398         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2399         if (ret != 0) {
2400                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2401                 kfree(sbi->s_mb_maxs);
2402                 return ret;
2403         }
2404
2405         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2406         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2407
2408         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2409         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2410         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2411         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2412         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2413         sbi->s_mb_group_prealloc = MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC;
2414
2415         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2416         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2417                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2418                 kfree(sbi->s_mb_maxs);
2419                 return -ENOMEM;
2420         }
2421         for_each_possible_cpu(i) {
2422                 struct ext4_locality_group *lg;
2423                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2424                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2425                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2426                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2427                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2428         }
2429
2430         if (sbi->s_proc)
2431                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2432                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2433
2434         if (sbi->s_journal)
2435                 sbi->s_journal->j_commit_callback = release_blocks_on_commit;
2436         return 0;
2437 }
2438
2439 /* need to called with the ext4 group lock held */
2440 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2441 {
2442         struct ext4_prealloc_space *pa;
2443         struct list_head *cur, *tmp;
2444         int count = 0;
2445
2446         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2447                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2448                 list_del(&pa->pa_group_list);
2449                 count++;
2450                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2451         }
2452         if (count)
2453                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2454
2455 }
2456
2457 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2458 {
2459         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2460         ext4_group_t i;
2461         int num_meta_group_infos;
2462         struct ext4_group_info *grinfo;
2463         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2464
2465         if (sbi->s_group_info) {
2466                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2467                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2468 #ifdef DOUBLE_CHECK
2469                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2470 #endif
2471                         ext4_lock_group(sb, i);
2472                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2473                         ext4_unlock_group(sb, i);
2474                         kfree(grinfo);
2475                 }
2476                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2477                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2478                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2479                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2480                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2481                 kfree(sbi->s_group_info);
2482         }
2483         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2484         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2485         if (sbi->s_buddy_cache)
2486                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2487         if (sbi->s_mb_stats) {
2488                 printk(KERN_INFO
2489                        "EXT4-fs: mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)\n",
2490                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2491                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2492                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2493                 printk(KERN_INFO
2494                       "EXT4-fs: mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2495                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost\n",
2496                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2497                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2498                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2499                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2500                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2501                 printk(KERN_INFO
2502                        "EXT4-fs: mballoc: %lu generated and it took %Lu\n",
2503                                 sbi->s_mb_buddies_generated++,
2504                                 sbi->s_mb_generation_time);
2505                 printk(KERN_INFO
2506                        "EXT4-fs: mballoc: %u preallocated, %u discarded\n",
2507                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2508                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2509         }
2510
2511         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2512         if (sbi->s_proc)
2513                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2514
2515         return 0;
2516 }
2517
2518 /*
2519  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2520  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2521  */
2522 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn)
2523 {
2524         struct super_block *sb = journal->j_private;
2525         struct ext4_buddy e4b;
2526         struct ext4_group_info *db;
2527         int err, count = 0, count2 = 0;
2528         struct ext4_free_data *entry;
2529         struct list_head *l, *ltmp;
2530
2531         list_for_each_safe(l, ltmp, &txn->t_private_list) {
2532                 entry = list_entry(l, struct ext4_free_data, list);
2533
2534                 mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2535                          entry->count, entry->group, entry);
2536
2537                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2538                         ext4_fsblk_t discard_block;
2539
2540                         discard_block = entry->start_blk +
2541                                 ext4_group_first_block_no(sb, entry->group);
2542                         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2543                                         (unsigned long long)discard_block,
2544                                         entry->count);
2545                         sb_issue_discard(sb, discard_block, entry->count);
2546                 }
2547
2548                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->group, &e4b);
2549                 /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2550                 BUG_ON(err != 0);
2551
2552                 db = e4b.bd_info;
2553                 /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2554                 count += entry->count;
2555                 count2++;
2556                 ext4_lock_group(sb, entry->group);
2557                 /* Take it out of per group rb tree */
2558                 rb_erase(&entry->node, &(db->bb_free_root));
2559                 mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->start_blk, entry->count);
2560
2561                 if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2562                         /* No more items in the per group rb tree
2563                          * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2564                          */
2565                         page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2566                         page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2567                 }
2568                 ext4_unlock_group(sb, entry->group);
2569                 kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
2570                 ext4_mb_release_desc(&e4b);
2571         }
2572
2573         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2574 }
2575
2576 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2577 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2578
2579 static struct dentry *debugfs_dir;
2580 static struct dentry *debugfs_debug;
2581
2582 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2583 {
2584         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2585         if (debugfs_dir)
2586                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2587                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2588                                                   debugfs_dir,
2589                                                   &mb_enable_debug);
2590 }
2591
2592 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2593 {
2594         debugfs_remove(debugfs_debug);
2595         debugfs_remove(debugfs_dir);
2596 }
2597
2598 #else
2599
2600 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2601 {
2602 }
2603
2604 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2605 {
2606 }
2607
2608 #endif
2609
2610 int __init init_ext4_mballoc(void)
2611 {
2612         ext4_pspace_cachep =
2613                 kmem_cache_create("ext4_prealloc_space",
2614                                      sizeof(struct ext4_prealloc_space),
2615                                      0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT, NULL);
2616         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2617                 return -ENOMEM;
2618
2619         ext4_ac_cachep =
2620                 kmem_cache_create("ext4_alloc_context",
2621                                      sizeof(struct ext4_allocation_context),
2622                                      0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT, NULL);
2623         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2624                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2625                 return -ENOMEM;
2626         }
2627
2628         ext4_free_ext_cachep =
2629                 kmem_cache_create("ext4_free_block_extents",
2630                                      sizeof(struct ext4_free_data),
2631                                      0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT, NULL);
2632         if (ext4_free_ext_cachep == NULL) {
2633                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2634                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2635                 return -ENOMEM;
2636         }
2637         ext4_create_debugfs_entry();
2638         return 0;
2639 }
2640
2641 void exit_ext4_mballoc(void)
2642 {
2643         /* 
2644          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2645          * before destroying the slab cache.
2646          */
2647         rcu_barrier();
2648         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2649         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2650         kmem_cache_destroy(ext4_free_ext_cachep);
2651         ext4_remove_debugfs_entry();
2652 }
2653
2654
2655 /*
2656  * Check quota and mark choosed space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2657  * Returns 0 if success or error code
2658  */
2659 static noinline_for_stack int
2660 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2661                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_blks)
2662 {
2663         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2664         struct ext4_super_block *es;
2665         struct ext4_group_desc *gdp;
2666         struct buffer_head *gdp_bh;
2667         struct ext4_sb_info *sbi;
2668         struct super_block *sb;
2669         ext4_fsblk_t block;
2670         int err, len;
2671
2672         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2673         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2674
2675         sb = ac->ac_sb;
2676         sbi = EXT4_SB(sb);
2677         es = sbi->s_es;
2678
2679
2680         err = -EIO;
2681         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2682         if (!bitmap_bh)
2683                 goto out_err;
2684
2685         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2686         if (err)
2687                 goto out_err;
2688
2689         err = -EIO;
2690         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2691         if (!gdp)
2692                 goto out_err;
2693
2694         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2695                         ext4_free_blks_count(sb, gdp));
2696
2697         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2698         if (err)
2699                 goto out_err;
2700
2701         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2702
2703         len = ac->ac_b_ex.fe_len;
2704         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2705                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2706                            "fs metadata\n", block, block+len);
2707                 /* File system mounted not to panic on error
2708                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2709                  * We leak some of the blocks here.
2710                  */
2711                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2712                 mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2713                             ac->ac_b_ex.fe_len);
2714                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2715                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2716                 if (!err)
2717                         err = -EAGAIN;
2718                 goto out_err;
2719         }
2720
2721         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2722 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2723         {
2724                 int i;
2725                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2726                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2727                                                 bitmap_bh->b_data));
2728                 }
2729         }
2730 #endif
2731         mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,ac->ac_b_ex.fe_len);
2732         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2733                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2734                 ext4_free_blks_set(sb, gdp,
2735                                         ext4_free_blocks_after_init(sb,
2736                                         ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2737         }
2738         len = ext4_free_blks_count(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2739         ext4_free_blks_set(sb, gdp, len);
2740         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2741
2742         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2743         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeblocks_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2744         /*
2745          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2746          */
2747         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2748                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2749                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter, reserv_blks);
2750
2751         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2752                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2753                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2754                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2755                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
2756         }
2757
2758         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2759         if (err)
2760                 goto out_err;
2761         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2762
2763 out_err:
2764         sb->s_dirt = 1;
2765         brelse(bitmap_bh);
2766         return err;
2767 }
2768
2769 /*
2770  * here we normalize request for locality group
2771  * Group request are normalized to s_strip size if we set the same via mount
2772  * option. If not we set it to s_mb_group_prealloc which can be configured via
2773  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2774  *
2775  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2776  */
2777 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2778 {
2779         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2780         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2781
2782         BUG_ON(lg == NULL);
2783         if (EXT4_SB(sb)->s_stripe)
2784                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_stripe;
2785         else
2786                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2787         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2788                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2789 }
2790
2791 /*
2792  * Normalization means making request better in terms of
2793  * size and alignment
2794  */
2795 static noinline_for_stack void
2796 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2797                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2798 {
2799         int bsbits, max;
2800         ext4_lblk_t end;
2801         loff_t size, orig_size, start_off;
2802         ext4_lblk_t start, orig_start;
2803         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2804         struct ext4_prealloc_space *pa;
2805
2806         /* do normalize only data requests, metadata requests
2807            do not need preallocation */
2808         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2809                 return;
2810
2811         /* sometime caller may want exact blocks */
2812         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2813                 return;
2814
2815         /* caller may indicate that preallocation isn't
2816          * required (it's a tail, for example) */
2817         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2818                 return;
2819
2820         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2821                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2822                 return ;
2823         }
2824
2825         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2826
2827         /* first, let's learn actual file size
2828          * given current request is allocated */
2829         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
2830         size = size << bsbits;
2831         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2832                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2833
2834         /* max size of free chunks */
2835         max = 2 << bsbits;
2836
2837 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2838                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2839
2840         /* first, try to predict filesize */
2841         /* XXX: should this table be tunable? */
2842         start_off = 0;
2843         if (size <= 16 * 1024) {
2844                 size = 16 * 1024;
2845         } else if (size <= 32 * 1024) {
2846                 size = 32 * 1024;
2847         } else if (size <= 64 * 1024) {
2848                 size = 64 * 1024;
2849         } else if (size <= 128 * 1024) {
2850                 size = 128 * 1024;
2851         } else if (size <= 256 * 1024) {
2852                 size = 256 * 1024;
2853         } else if (size <= 512 * 1024) {
2854                 size = 512 * 1024;
2855         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2856                 size = 1024 * 1024;
2857         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2858                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2859                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2860                 size = 2 * 1024 * 1024;
2861         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2862                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2863                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2864                 size = 4 * 1024 * 1024;
2865         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2866                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2867                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2868                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2869                 size = 8 * 1024 * 1024;
2870         } else {
2871                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2872                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2873         }
2874         orig_size = size = size >> bsbits;
2875         orig_start = start = start_off >> bsbits;
2876
2877         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
2878         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
2879                 size -= ar->lleft + 1 - start;
2880                 start = ar->lleft + 1;
2881         }
2882         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
2883                 size -= start + size - ar->lright;
2884
2885         end = start + size;
2886
2887         /* check we don't cross already preallocated blocks */
2888         rcu_read_lock();
2889         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2890                 ext4_lblk_t pa_end;
2891
2892                 if (pa->pa_deleted)
2893                         continue;
2894                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2895                 if (pa->pa_deleted) {
2896                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2897                         continue;
2898                 }
2899
2900                 pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
2901
2902                 /* PA must not overlap original request */
2903                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
2904                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
2905
2906                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
2907                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
2908                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2909                         continue;
2910                 }
2911                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
2912
2913                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
2914                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2915                         BUG_ON(pa_end < start);
2916                         start = pa_end;
2917                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2918                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
2919                         end = pa->pa_lstart;
2920                 }
2921                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
2922         }
2923         rcu_read_unlock();
2924         size = end - start;
2925
2926         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
2927         rcu_read_lock();
2928         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2929                 ext4_lblk_t pa_end;
2930                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2931                 if (pa->pa_deleted == 0) {
2932                         pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
2933                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
2934                 }
2935                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
2936         }
2937         rcu_read_unlock();
2938
2939         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
2940                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2941                 printk(KERN_ERR "start %lu, size %lu, fe_logical %lu\n",
2942                         (unsigned long) start, (unsigned long) size,
2943                         (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
2944         }
2945         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
2946                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
2947         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
2948
2949         /* now prepare goal request */
2950
2951         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
2952          * placement or satisfy big request as is */
2953         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
2954         ac->ac_g_ex.fe_len = size;
2955
2956         /* define goal start in order to merge */
2957         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
2958                 /* merge to the right */
2959                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
2960                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
2961                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
2962                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
2963         }
2964         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
2965                 /* merge to the left */
2966                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
2967                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
2968                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
2969                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
2970         }
2971
2972         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
2973                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
2974 }
2975
2976 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
2977 {
2978         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2979
2980         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
2981                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
2982                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
2983                 if (ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2984                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
2985                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
2986                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
2987                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
2988                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
2989                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
2990                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
2991         }
2992
2993         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
2994                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
2995         else
2996                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
2997 }
2998
2999 /*
3000  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3001  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3002  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3003  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3004  */
3005 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3006 {
3007         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3008         int len;
3009
3010         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
3011                 len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3012                 pa->pa_free += len;
3013         }
3014
3015 }
3016
3017 /*
3018  * use blocks preallocated to inode
3019  */
3020 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3021                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3022 {
3023         ext4_fsblk_t start;
3024         ext4_fsblk_t end;
3025         int len;
3026
3027         /* found preallocated blocks, use them */
3028         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3029         end = min(pa->pa_pstart + pa->pa_len, start + ac->ac_o_ex.fe_len);
3030         len = end - start;
3031         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3032                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3033         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3034         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3035         ac->ac_pa = pa;
3036
3037         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3038         BUG_ON(start + len > pa->pa_pstart + pa->pa_len);
3039         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3040         pa->pa_free -= len;
3041
3042         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3043 }
3044
3045 /*
3046  * use blocks preallocated to locality group
3047  */
3048 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3049                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3050 {
3051         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3052
3053         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3054                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3055                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3056         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3057         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3058         ac->ac_pa = pa;
3059
3060         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3061          * possible race when the group is being loaded concurrently
3062          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3063          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3064          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3065          */
3066         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3067 }
3068
3069 /*
3070  * Return the prealloc space that have minimal distance
3071  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3072  * space that is having currently known minimal distance
3073  * from the goal block.
3074  */
3075 static struct ext4_prealloc_space *
3076 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3077                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3078                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3079 {
3080         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3081
3082         if (cpa == NULL) {
3083                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3084                 return pa;
3085         }
3086         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3087         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3088
3089         if (cur_distance < new_distance)
3090                 return cpa;
3091
3092         /* drop the previous reference */
3093         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3094         atomic_inc(&pa->pa_count);
3095         return pa;
3096 }
3097
3098 /*
3099  * search goal blocks in preallocated space
3100  */
3101 static noinline_for_stack int
3102 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3103 {
3104         int order, i;
3105         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3106         struct ext4_locality_group *lg;
3107         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3108         ext4_fsblk_t goal_block;
3109
3110         /* only data can be preallocated */
3111         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3112                 return 0;
3113
3114         /* first, try per-file preallocation */
3115         rcu_read_lock();
3116         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3117
3118                 /* all fields in this condition don't change,
3119                  * so we can skip locking for them */
3120                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3121                         ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa->pa_lstart + pa->pa_len)
3122                         continue;
3123
3124                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3125                 if (!(EXT4_I(ac->ac_inode)->i_flags & EXT4_EXTENTS_FL) &&
3126                         pa->pa_pstart + pa->pa_len > EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS)
3127                         continue;
3128
3129                 /* found preallocated blocks, use them */
3130                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3131                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3132                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3133                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3134                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3135                         ac->ac_criteria = 10;
3136                         rcu_read_unlock();
3137                         return 1;
3138                 }
3139                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3140         }
3141         rcu_read_unlock();
3142
3143         /* can we use group allocation? */
3144         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3145                 return 0;
3146
3147         /* inode may have no locality group for some reason */
3148         lg = ac->ac_lg;
3149         if (lg == NULL)
3150                 return 0;
3151         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3152         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3153                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3154                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3155
3156         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3157         /*
3158          * search for the prealloc space that is having
3159          * minimal distance from the goal block.
3160          */
3161         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3162                 rcu_read_lock();
3163                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3164                                         pa_inode_list) {
3165                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3166                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3167                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3168
3169                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3170                                                                 pa, cpa);
3171                         }
3172                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3173                 }
3174                 rcu_read_unlock();
3175         }
3176         if (cpa) {
3177                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3178                 ac->ac_criteria = 20;
3179                 return 1;
3180         }
3181         return 0;
3182 }
3183
3184 /*
3185  * the function goes through all block freed in the group
3186  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3187  * buddy must be generated from this bitmap
3188  * Need to be called with the ext4 group lock held
3189  */
3190 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3191                                                 ext4_group_t group)
3192 {
3193         struct rb_node *n;
3194         struct ext4_group_info *grp;
3195         struct ext4_free_data *entry;
3196
3197         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3198         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3199
3200         while (n) {
3201                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, node);
3202                 mb_set_bits(bitmap, entry->start_blk, entry->count);
3203                 n = rb_next(n);
3204         }
3205         return;
3206 }
3207
3208 /*
3209  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3210  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3211  * Need to be called with ext4 group lock held
3212  */
3213 static noinline_for_stack
3214 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3215                                         ext4_group_t group)
3216 {
3217         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3218         struct ext4_prealloc_space *pa;
3219         struct list_head *cur;
3220         ext4_group_t groupnr;
3221         ext4_grpblk_t start;
3222         int preallocated = 0;
3223         int count = 0;
3224         int len;
3225
3226         /* all form of preallocation discards first load group,
3227          * so the only competing code is preallocation use.
3228          * we don't need any locking here
3229          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3230          * otherwise we could leave used blocks available for
3231          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3232          * is dropping preallocation
3233          */
3234         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3235                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3236                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3237                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3238                                              &groupnr, &start);
3239                 len = pa->pa_len;
3240                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3241                 if (unlikely(len == 0))
3242                         continue;
3243                 BUG_ON(groupnr != group);
3244                 mb_set_bits(bitmap, start, len);
3245                 preallocated += len;
3246                 count++;
3247         }
3248         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3249 }
3250
3251 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3252 {
3253         struct ext4_prealloc_space *pa;
3254         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3255         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3256 }
3257
3258 /*
3259  * drops a reference to preallocated space descriptor
3260  * if this was the last reference and the space is consumed
3261  */
3262 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3263                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3264 {
3265         ext4_group_t grp;
3266         ext4_fsblk_t grp_blk;
3267
3268         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3269                 return;
3270
3271         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3272         spin_lock(&pa->pa_lock);
3273         if (pa->pa_deleted == 1) {
3274                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3275                 return;
3276         }
3277
3278         pa->pa_deleted = 1;
3279         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3280
3281         grp_blk = pa->pa_pstart;
3282         /* 
3283          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3284          * next group when pa is used up
3285          */
3286         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3287                 grp_blk--;
3288
3289         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3290
3291         /*
3292          * possible race:
3293          *
3294          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3295          *                                      find block B in PA
3296          *  copy on-disk bitmap to buddy
3297          *                                      mark B in on-disk bitmap
3298          *                                      drop PA from group
3299          *  mark all PAs in buddy
3300          *
3301          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3302          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3303          * against that pair
3304          */
3305         ext4_lock_group(sb, grp);
3306         list_del(&pa->pa_group_list);
3307         ext4_unlock_group(sb, grp);
3308
3309         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3310         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3311         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3312
3313         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3314 }
3315
3316 /*
3317  * creates new preallocated space for given inode
3318  */
3319 static noinline_for_stack int
3320 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3321 {
3322         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3323         struct ext4_prealloc_space *pa;
3324         struct ext4_group_info *grp;
3325         struct ext4_inode_info *ei;
3326
3327         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3328         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3329         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3330         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3331
3332         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3333         if (pa == NULL)
3334                 return -ENOMEM;
3335
3336         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3337                 int winl;
3338                 int wins;
3339                 int win;
3340                 int offs;
3341
3342                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3343                  * so, found space must get proper lstart
3344                  * to cover original request */
3345                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3346                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3347
3348                 /* we're limited by original request in that
3349                  * logical block must be covered any way
3350                  * winl is window we can move our chunk within */
3351                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3352
3353                 /* also, we should cover whole original request */
3354                 wins = ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len;
3355
3356                 /* the smallest one defines real window */
3357                 win = min(winl, wins);
3358
3359                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical % ac->ac_b_ex.fe_len;
3360                 if (offs && offs < win)
3361                         win = offs;
3362
3363                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical - win;
3364                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3365                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3366         }
3367
3368         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3369          * allocated blocks for history */
3370         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3371
3372         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3373         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3374         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3375         pa->pa_free = pa->pa_len;
3376         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3377         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3378         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3379         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3380         pa->pa_deleted = 0;
3381         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3382
3383         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3384                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3385         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3386
3387         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3388         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3389
3390         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3391         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3392
3393         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3394         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3395
3396         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3397         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3398         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3399
3400         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3401         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3402         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3403
3404         return 0;
3405 }
3406
3407 /*
3408  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3409  */
3410 static noinline_for_stack int
3411 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3412 {
3413         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3414         struct ext4_locality_group *lg;
3415         struct ext4_prealloc_space *pa;
3416         struct ext4_group_info *grp;
3417
3418         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3419         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3420         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3421         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3422
3423         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3424         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3425         if (pa == NULL)
3426                 return -ENOMEM;
3427
3428         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3429          * allocated blocks for history */
3430         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3431
3432         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3433         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3434         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3435         pa->pa_free = pa->pa_len;
3436         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3437         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3438         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3439         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3440         pa->pa_deleted = 0;
3441         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3442
3443         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3444                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3445         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3446
3447         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3448         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3449
3450         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3451         lg = ac->ac_lg;
3452         BUG_ON(lg == NULL);
3453
3454         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3455         pa->pa_inode = NULL;
3456
3457         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3458         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3459         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3460
3461         /*
3462          * We will later add the new pa to the right bucket
3463          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3464          */
3465         return 0;
3466 }
3467
3468 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3469 {
3470         int err;
3471
3472         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3473                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3474         else
3475                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3476         return err;
3477 }
3478
3479 /*
3480  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3481  * in-core bitmap and buddy.
3482  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3483  * nobody else can find/use it.
3484  * the caller MUST hold group/inode locks.
3485  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3486  */
3487 static noinline_for_stack int
3488 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3489                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3490                         struct ext4_allocation_context *ac)
3491 {
3492         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3493         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3494         unsigned int end;
3495         unsigned int next;
3496         ext4_group_t group;
3497         ext4_grpblk_t bit;
3498         unsigned long long grp_blk_start;
3499         sector_t start;
3500         int err = 0;
3501         int free = 0;
3502
3503         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3504         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3505         grp_blk_start = pa->pa_pstart - bit;
3506         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3507         end = bit + pa->pa_len;
3508
3509         if (ac) {
3510                 ac->ac_sb = sb;
3511                 ac->ac_inode = pa->pa_inode;
3512         }
3513
3514         while (bit < end) {
3515                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3516                 if (bit >= end)
3517                         break;
3518                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3519                 start = ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit;
3520                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3521                                 (unsigned) start, (unsigned) next - bit,
3522                                 (unsigned) group);
3523                 free += next - bit;
3524
3525                 if (ac) {
3526                         ac->ac_b_ex.fe_group = group;
3527                         ac->ac_b_ex.fe_start = bit;
3528                         ac->ac_b_ex.fe_len = next - bit;
3529                         ac->ac_b_ex.fe_logical = 0;
3530                         trace_ext4_mballoc_discard(ac);
3531                 }
3532
3533                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(ac, pa, grp_blk_start + bit,
3534                                                next - bit);
3535                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3536                 bit = next + 1;
3537         }
3538         if (free != pa->pa_free) {
3539                 printk(KERN_CRIT "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu\n",
3540                         pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3541                         (unsigned long) pa->pa_pstart,
3542                         (unsigned long) pa->pa_len);
3543                 ext4_grp_locked_error(sb, group,
3544                                         __func__, "free %u, pa_free %u",
3545                                         free, pa->pa_free);
3546                 /*
3547                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3548                  * from the bitmap and continue.
3549                  */
3550         }
3551         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3552
3553         return err;
3554 }
3555
3556 static noinline_for_stack int
3557 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3558                                 struct ext4_prealloc_space *pa,
3559                                 struct ext4_allocation_context *ac)
3560 {
3561         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3562         ext4_group_t group;
3563         ext4_grpblk_t bit;
3564
3565         trace_ext4_mb_release_group_pa(ac, pa);
3566         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3567         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3568         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3569         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3570         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3571
3572         if (ac) {
3573                 ac->ac_sb = sb;
3574                 ac->ac_inode = NULL;
3575                 ac->ac_b_ex.fe_group = group;
3576                 ac->ac_b_ex.fe_start = bit;
3577                 ac->ac_b_ex.fe_len = pa->pa_len;
3578                 ac->ac_b_ex.fe_logical = 0;
3579                 trace_ext4_mballoc_discard(ac);
3580         }
3581
3582         return 0;
3583 }
3584
3585 /*
3586  * releases all preallocations in given group
3587  *
3588  * first, we need to decide discard policy:
3589  * - when do we discard
3590  *   1) ENOSPC
3591  * - how many do we discard
3592  *   1) how many requested
3593  */
3594 static noinline_for_stack int
3595 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3596                                         ext4_group_t group, int needed)
3597 {
3598         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3599         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3600         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3601         struct ext4_allocation_context *ac;
3602         struct list_head list;
3603         struct ext4_buddy e4b;
3604         int err;
3605         int busy = 0;
3606         int free = 0;
3607
3608         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3609
3610         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3611                 return 0;
3612
3613         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3614         if (bitmap_bh == NULL) {
3615                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3616                 return 0;
3617         }
3618
3619         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3620         if (err) {
3621                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3622                 put_bh(bitmap_bh);
3623                 return 0;
3624         }
3625
3626         if (needed == 0)
3627                 needed = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) + 1;
3628
3629         INIT_LIST_HEAD(&list);
3630         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
3631         if (ac)
3632                 ac->ac_sb = sb;
3633 repeat:
3634         ext4_lock_group(sb, group);
3635         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3636                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3637                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3638                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3639                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3640                         busy = 1;
3641                         continue;
3642                 }
3643                 if (pa->pa_deleted) {
3644                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3645                         continue;
3646                 }
3647
3648                 /* seems this one can be freed ... */
3649                 pa->pa_deleted = 1;
3650
3651                 /* we can trust pa_free ... */
3652                 free += pa->pa_free;
3653
3654                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3655
3656                 list_del(&pa->pa_group_list);
3657                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3658         }
3659
3660         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3661         if (free < needed && busy) {
3662                 busy = 0;
3663                 ext4_unlock_group(sb, group);
3664                 /*
3665                  * Yield the CPU here so that we don't get soft lockup
3666                  * in non preempt case.
3667                  */
3668                 yield();
3669                 goto repeat;
3670         }
3671
3672         /* found anything to free? */
3673         if (list_empty(&list)) {
3674                 BUG_ON(free != 0);
3675                 goto out;
3676         }
3677
3678         /* now free all selected PAs */
3679         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3680
3681                 /* remove from object (inode or locality group) */
3682                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3683                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3684                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3685
3686                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3687                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa, ac);
3688                 else
3689                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa, ac);
3690
3691                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3692                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3693         }
3694
3695 out:
3696         ext4_unlock_group(sb, group);
3697         if (ac)
3698                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
3699         ext4_mb_release_desc(&e4b);
3700         put_bh(bitmap_bh);
3701         return free;
3702 }
3703
3704 /*
3705  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3706  *
3707  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3708  * We don't want another block to be served from the prealloc
3709  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3710  *
3711  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3712  */
3713 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3714 {
3715         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3716         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3717         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3718         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3719         struct ext4_allocation_context *ac;
3720         ext4_group_t group = 0;
3721         struct list_head list;
3722         struct ext4_buddy e4b;
3723         int err;
3724
3725         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3726                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3727                 return;
3728         }
3729
3730         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3731         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3732
3733         INIT_LIST_HEAD(&list);
3734
3735         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
3736         if (ac) {
3737                 ac->ac_sb = sb;
3738                 ac->ac_inode = inode;
3739         }
3740 repeat:
3741         /* first, collect all pa's in the inode */
3742         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3743         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3744                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3745                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3746                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3747                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3748                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3749                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3750                          * use preallocation while we're discarding it */
3751                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3752                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3753                         printk(KERN_ERR "uh-oh! used pa while discarding\n");
3754                         WARN_ON(1);
3755                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3756                         goto repeat;
3757
3758                 }
3759                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3760                         pa->pa_deleted = 1;
3761                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3762                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3763                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3764                         continue;
3765                 }
3766
3767                 /* someone is deleting pa right now */
3768                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3769                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3770
3771                 /* we have to wait here because pa_deleted
3772                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3773                  * the list. as we might be called from
3774                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3775                  * and concurrent thread which is unlinking
3776                  * pa from inode's list may access already
3777                  * freed memory, bad-bad-bad */
3778
3779                 /* XXX: if this happens too often, we can
3780                  * add a flag to force wait only in case
3781                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3782                  * regular truncate */
3783                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3784                 goto repeat;
3785         }
3786         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3787
3788         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3789                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3790                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3791
3792                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3793                 if (err) {
3794                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3795                                         group);
3796                         continue;
3797                 }
3798
3799                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3800                 if (bitmap_bh == NULL) {
3801                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3802                                         group);
3803                         ext4_mb_release_desc(&e4b);
3804                         continue;
3805                 }
3806
3807                 ext4_lock_group(sb, group);
3808                 list_del(&pa->pa_group_list);
3809                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa, ac);
3810                 ext4_unlock_group(sb, group);
3811
3812                 ext4_mb_release_desc(&e4b);
3813                 put_bh(bitmap_bh);
3814
3815                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3816                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3817         }
3818         if (ac)
3819                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
3820 }
3821
3822 /*
3823  * finds all preallocated spaces and return blocks being freed to them
3824  * if preallocated space becomes full (no block is used from the space)
3825  * then the function frees space in buddy
3826  * XXX: at the moment, truncate (which is the only way to free blocks)
3827  * discards all preallocations
3828  */
3829 static void ext4_mb_return_to_preallocation(struct inode *inode,
3830                                         struct ext4_buddy *e4b,
3831                                         sector_t block, int count)
3832 {
3833         BUG_ON(!list_empty(&EXT4_I(inode)->i_prealloc_list));
3834 }
3835 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3836 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3837 {
3838         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3839         ext4_group_t ngroups, i;
3840
3841         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: Can't allocate:"
3842                         " Allocation context details:\n");
3843         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: status %d flags %d\n",
3844                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3845         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: orig %lu/%lu/%lu@%lu, goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3846                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d\n",
3847                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3848                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3849                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3850                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3851                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3852                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3853                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3854                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3855                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3856                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3857                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3858                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3859                         (int)ac->ac_criteria);
3860         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: %lu scanned, %d found\n", ac->ac_ex_scanned,
3861                 ac->ac_found);
3862         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: groups: \n");
3863         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3864         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3865                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3866                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3867                 ext4_grpblk_t start;
3868                 struct list_head *cur;
3869                 ext4_lock_group(sb, i);
3870                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3871                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3872                                         pa_group_list);
3873                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3874                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3875                                                      NULL, &start);
3876                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3877                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3878                                start, pa->pa_len);
3879                 }
3880                 ext4_unlock_group(sb, i);
3881
3882                 if (grp->bb_free == 0)
3883                         continue;
3884                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3885                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3886         }
3887         printk(KERN_ERR "\n");
3888 }
3889 #else
3890 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3891 {
3892         return;
3893 }
3894 #endif
3895
3896 /*
3897  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3898  * file is determined by the current size or the resulting size after
3899  * allocation which ever is larger
3900  *
3901  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3902  */
3903 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3904 {
3905         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3906         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3907         loff_t size, isize;
3908
3909         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3910                 return;
3911
3912         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3913                 return;
3914
3915         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
3916         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3917                 >> bsbits;
3918
3919         if ((size == isize) &&
3920             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3921             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3922                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3923                 return;
3924         }
3925
3926         /* don't use group allocation for large files */
3927         size = max(size, isize);
3928         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
3929                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3930                 return;
3931         }
3932
3933         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
3934         /*
3935          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
3936          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
3937          * request from multiple CPUs.
3938          */
3939         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
3940
3941         /* we're going to use group allocation */
3942         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
3943
3944         /* serialize all allocations in the group */
3945         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
3946 }
3947
3948 static noinline_for_stack int
3949 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
3950                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3951 {
3952         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
3953         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3954         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
3955         ext4_group_t group;
3956         unsigned int len;
3957         ext4_fsblk_t goal;
3958         ext4_grpblk_t block;
3959
3960         /* we can't allocate > group size */
3961         len = ar->len;
3962
3963         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
3964         if (len >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10)
3965                 len = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10;
3966
3967         /* start searching from the goal */
3968         goal = ar->goal;
3969         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
3970                         goal >= ext4_blocks_count(es))
3971                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
3972         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
3973
3974         /* set up allocation goals */
3975         memset(ac, 0, sizeof(struct ext4_allocation_context));
3976         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical;
3977         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
3978         ac->ac_sb = sb;
3979         ac->ac_inode = ar->inode;
3980         ac->ac_o_ex.fe_logical = ar->logical;
3981         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
3982         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
3983         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
3984         ac->ac_g_ex.fe_logical = ar->logical;
3985         ac->ac_g_ex.fe_group = group;
3986         ac->ac_g_ex.fe_start = block;
3987         ac->ac_g_ex.fe_len = len;
3988         ac->ac_flags = ar->flags;
3989
3990         /* we have to define context: we'll we work with a file or
3991          * locality group. this is a policy, actually */
3992         ext4_mb_group_or_file(ac);
3993
3994         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
3995                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
3996                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
3997                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
3998                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
3999                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4000                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4001         return 0;
4002
4003 }
4004
4005 static noinline_for_stack void
4006 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4007                                         struct ext4_locality_group *lg,
4008                                         int order, int total_entries)
4009 {
4010         ext4_group_t group = 0;
4011         struct ext4_buddy e4b;
4012         struct list_head discard_list;
4013         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4014         struct ext4_allocation_context *ac;
4015
4016         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4017
4018         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4019         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4020         if (ac)
4021                 ac->ac_sb = sb;
4022
4023         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4024         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4025                                                 pa_inode_list) {
4026                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4027                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4028                         /*
4029                          * This is the pa that we just used
4030                          * for block allocation. So don't
4031                          * free that
4032                          */
4033                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4034                         continue;
4035                 }
4036                 if (pa->pa_deleted) {
4037                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4038                         continue;
4039                 }
4040                 /* only lg prealloc space */
4041                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4042
4043                 /* seems this one can be freed ... */
4044                 pa->pa_deleted = 1;
4045                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4046
4047                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4048                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4049
4050                 total_entries--;
4051                 if (total_entries <= 5) {
4052                         /*
4053                          * we want to keep only 5 entries
4054                          * allowing it to grow to 8. This
4055                          * mak sure we don't call discard
4056                          * soon for this list.
4057                          */
4058                         break;
4059                 }
4060         }
4061         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4062
4063         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4064
4065                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4066                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4067                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4068                                         group);
4069                         continue;
4070                 }
4071                 ext4_lock_group(sb, group);
4072                 list_del(&pa->pa_group_list);
4073                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa, ac);
4074                 ext4_unlock_group(sb, group);
4075
4076                 ext4_mb_release_desc(&e4b);
4077                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4078                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4079         }
4080         if (ac)
4081                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4082 }
4083
4084 /*
4085  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4086  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4087  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4088  *
4089  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4090  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4091  */
4092
4093 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4094 {
4095         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4096         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4097         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4098         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4099
4100         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4101         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4102                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4103                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4104         /* Add the prealloc space to lg */
4105         rcu_read_lock();
4106         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4107                                                 pa_inode_list) {
4108                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4109                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4110                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4111                         continue;
4112                 }
4113                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4114                         /* Add to the tail of the previous entry */
4115                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4116                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4117                         added = 1;
4118                         /*
4119                          * we want to count the total
4120                          * number of entries in the list
4121                          */
4122                 }
4123                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4124                 lg_prealloc_count++;
4125         }
4126         if (!added)
4127                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4128                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4129         rcu_read_unlock();
4130
4131         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4132         if (lg_prealloc_count > 8) {
4133                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4134                                                 order, lg_prealloc_count);
4135                 return;
4136         }
4137         return ;
4138 }
4139
4140 /*
4141  * release all resource we used in allocation
4142  */
4143 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4144 {
4145         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4146         if (pa) {
4147                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4148                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4149                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4150                         pa->pa_pstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4151                         pa->pa_lstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4152                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4153                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4154                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4155                 }
4156         }
4157         if (ac->alloc_semp)
4158                 up_read(ac->alloc_semp);
4159         if (pa) {
4160                 /*
4161                  * We want to add the pa to the right bucket.
4162                  * Remove it from the list and while adding
4163                  * make sure the list to which we are adding
4164                  * doesn't grow big.  We need to release
4165                  * alloc_semp before calling ext4_mb_add_n_trim()
4166                  */
4167                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4168                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4169                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4170                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4171                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4172                 }
4173                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4174         }
4175         if (ac->ac_bitmap_page)
4176                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4177         if (ac->ac_buddy_page)
4178                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4179         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4180                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4181         ext4_mb_collect_stats(ac);
4182         return 0;
4183 }
4184
4185 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4186 {
4187         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4188         int ret;
4189         int freed = 0;
4190
4191         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4192         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4193                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4194                 freed += ret;
4195                 needed -= ret;
4196         }
4197
4198         return freed;
4199 }
4200
4201 /*
4202  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4203  * it tries to use preallocation first, then falls back
4204  * to usual allocation
4205  */
4206 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4207                                  struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4208 {
4209         int freed;
4210         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4211         struct ext4_sb_info *sbi;
4212         struct super_block *sb;
4213         ext4_fsblk_t block = 0;
4214         unsigned int inquota = 0;
4215         unsigned int reserv_blks = 0;
4216
4217         sb = ar->inode->i_sb;
4218         sbi = EXT4_SB(sb);
4219
4220         trace_ext4_request_blocks(ar);
4221
4222         /*
4223          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4224          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4225          * reserved when data being copied into pagecache.
4226          */
4227         if (EXT4_I(ar->inode)->i_delalloc_reserved_flag)
4228                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4229         else {
4230                 /* Without delayed allocation we need to verify
4231                  * there is enough free blocks to do block allocation
4232                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4233                  */
4234                 while (ar->len && ext4_claim_free_blocks(sbi, ar->len)) {
4235                         /* let others to free the space */
4236                         yield();
4237                         ar->len = ar->len >> 1;
4238                 }
4239                 if (!ar->len) {
4240                         *errp = -ENOSPC;
4241                         return 0;
4242                 }
4243                 reserv_blks = ar->len;
4244                 while (ar->len && dquot_alloc_block(ar->inode, ar->len)) {
4245                         ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4246                         ar->len--;
4247                 }
4248                 inquota = ar->len;
4249                 if (ar->len == 0) {
4250                         *errp = -EDQUOT;
4251                         goto out3;
4252                 }
4253         }
4254
4255         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4256         if (!ac) {
4257                 ar->len = 0;
4258                 *errp = -ENOMEM;
4259                 goto out1;
4260         }
4261
4262         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4263         if (*errp) {
4264                 ar->len = 0;
4265                 goto out2;
4266         }
4267
4268         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4269         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4270                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4271                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4272 repeat:
4273                 /* allocate space in core */
4274                 ext4_mb_regular_allocator(ac);
4275
4276                 /* as we've just preallocated more space than
4277                  * user requested orinally, we store allocated
4278                  * space in a special descriptor */
4279                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4280                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4281                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4282         }
4283         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4284                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_blks);
4285                 if (*errp ==  -EAGAIN) {
4286                         /*
4287                          * drop the reference that we took
4288                          * in ext4_mb_use_best_found
4289                          */
4290                         ext4_mb_release_context(ac);
4291                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4292                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4293                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4294                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4295                         goto repeat;
4296                 } else if (*errp) {
4297                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4298                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4299                         ar->len = 0;
4300                         ext4_mb_show_ac(ac);
4301                 } else {
4302                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4303                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4304                 }
4305         } else {
4306                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4307                 if (freed)
4308                         goto repeat;
4309                 *errp = -ENOSPC;
4310                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4311                 ar->len = 0;
4312                 ext4_mb_show_ac(ac);
4313         }
4314
4315         ext4_mb_release_context(ac);
4316
4317 out2:
4318         kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4319 out1:
4320         if (inquota && ar->len < inquota)
4321                 dquot_free_block(ar->inode, inquota - ar->len);
4322 out3:
4323         if (!ar->len) {
4324                 if (!EXT4_I(ar->inode)->i_delalloc_reserved_flag)
4325                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4326                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter,
4327                                                 reserv_blks);
4328         }
4329
4330         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4331
4332         return block;
4333 }
4334
4335 /*
4336  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4337  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4338  * AND the blocks are associated with the same group.
4339  */
4340 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4341                         struct ext4_free_data *entry2)
4342 {
4343         if ((entry1->t_tid == entry2->t_tid) &&
4344             (entry1->group == entry2->group) &&
4345             ((entry1->start_blk + entry1->count) == entry2->start_blk))
4346                 return 1;
4347         return 0;
4348 }
4349
4350 static noinline_for_stack int
4351 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4352                       struct ext4_free_data *new_entry)
4353 {
4354         ext4_grpblk_t block;
4355         struct ext4_free_data *entry;
4356         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4357         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4358         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4359         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4360         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4361
4362         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4363         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4364         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4365
4366         new_node = &new_entry->node;
4367         block = new_entry->start_blk;
4368
4369         if (!*n) {
4370                 /* first free block exent. We need to
4371                    protect buddy cache from being freed,
4372                  * otherwise we'll refresh it from
4373                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4374                  * blocks */
4375                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4376                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4377         }
4378         while (*n) {
4379                 parent = *n;
4380                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, node);
4381                 if (block < entry->start_blk)
4382                         n = &(*n)->rb_left;
4383                 else if (block >= (entry->start_blk + entry->count))
4384                         n = &(*n)->rb_right;
4385                 else {
4386                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, __func__,
4387                                         "Double free of blocks %d (%d %d)",
4388                                         block, entry->start_blk, entry->count);
4389                         return 0;
4390                 }
4391         }
4392
4393         rb_link_node(new_node, parent, n);
4394         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4395
4396         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4397         node = rb_prev(new_node);
4398         if (node) {
4399                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4400                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4401                         new_entry->start_blk = entry->start_blk;
4402                         new_entry->count += entry->count;
4403                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4404                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4405                         list_del(&entry->list);
4406                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4407                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4408                 }
4409         }
4410
4411         node = rb_next(new_node);
4412         if (node) {
4413                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4414                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4415                         new_entry->count += entry->count;
4416                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4417                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4418                         list_del(&entry->list);
4419                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4420                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4421                 }
4422         }
4423         /* Add the extent to transaction's private list */
4424         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4425         list_add(&new_entry->list, &handle->h_transaction->t_private_list);
4426         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4427         return 0;
4428 }
4429
4430 /**
4431  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4432  * @handle:             handle for this transaction
4433  * @inode:              inode
4434  * @block:              start physical block to free
4435  * @count:              number of blocks to count
4436  * @metadata:           Are these metadata blocks
4437  */
4438 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4439                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4440                       unsigned long count, int flags)
4441 {
4442         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4443         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4444         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4445         struct ext4_group_desc *gdp;
4446         struct ext4_super_block *es;
4447         unsigned long freed = 0;
4448         unsigned int overflow;
4449         ext4_grpblk_t bit;
4450         struct buffer_head *gd_bh;
4451         ext4_group_t block_group;
4452         struct ext4_sb_info *sbi;
4453         struct ext4_buddy e4b;
4454         int err = 0;
4455         int ret;
4456
4457         if (bh) {
4458                 if (block)
4459                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4460                 else
4461                         block = bh->b_blocknr;
4462         }
4463
4464         sbi = EXT4_SB(sb);
4465         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
4466         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4467             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4468                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4469                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4470                 goto error_return;
4471         }
4472
4473         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4474         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4475
4476         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4477                 struct buffer_head *tbh = bh;
4478                 int i;
4479
4480                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4481
4482                 for (i = 0; i < count; i++) {
4483                         if (!bh)
4484                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4485                                                         block + i);
4486                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA, 
4487                                     inode, tbh, block + i);
4488                 }
4489         }
4490
4491         /* 
4492          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4493          * after the transaction is committed, which we can do by
4494          * treating the block as metadata, below.  We make an
4495          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4496          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4497          */
4498         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4499                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4500
4501         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4502         if (ac) {
4503                 ac->ac_inode = inode;
4504                 ac->ac_sb = sb;
4505         }
4506
4507 do_more:
4508         overflow = 0;
4509         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4510
4511         /*
4512          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4513          * boundary.
4514          */
4515         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4516                 overflow = bit + count - EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4517                 count -= overflow;
4518         }
4519         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4520         if (!bitmap_bh) {
4521                 err = -EIO;
4522                 goto error_return;
4523         }
4524         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4525         if (!gdp) {
4526                 err = -EIO;
4527                 goto error_return;
4528         }
4529
4530         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4531             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4532             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4533                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4534             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4535                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4536
4537                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4538                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4539                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4540                 goto error_return;
4541         }
4542
4543         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4544         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4545         if (err)
4546                 goto error_return;
4547
4548         /*
4549          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4550          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4551          * using it
4552          */
4553         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4554         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4555         if (err)
4556                 goto error_return;
4557 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4558         {
4559                 int i;
4560                 for (i = 0; i < count; i++)
4561                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4562         }
4563 #endif
4564         if (ac) {
4565                 ac->ac_b_ex.fe_group = block_group;
4566                 ac->ac_b_ex.fe_start = bit;
4567                 ac->ac_b_ex.fe_len = count;
4568                 trace_ext4_mballoc_free(ac);
4569         }
4570
4571         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4572         if (err)
4573                 goto error_return;
4574
4575         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4576                 struct ext4_free_data *new_entry;
4577                 /*
4578                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4579                  * be used until this transaction is committed
4580                  */
4581                 new_entry  = kmem_cache_alloc(ext4_free_ext_cachep, GFP_NOFS);
4582                 new_entry->start_blk = bit;
4583                 new_entry->group  = block_group;
4584                 new_entry->count = count;
4585                 new_entry->t_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4586
4587                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4588                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4589                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4590         } else {
4591                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4592                  * with group lock held. generate_buddy look at
4593                  * them with group lock_held
4594                  */
4595                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4596                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4597                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count);
4598                 ext4_mb_return_to_preallocation(inode, &e4b, block, count);
4599         }
4600
4601         ret = ext4_free_blks_count(sb, gdp) + count;
4602         ext4_free_blks_set(sb, gdp, ret);
4603         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, gdp);
4604         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4605         percpu_counter_add(&sbi->s_freeblocks_counter, count);
4606
4607         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4608                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4609                 atomic_add(count, &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
4610         }
4611
4612         ext4_mb_release_desc(&e4b);
4613
4614         freed += count;
4615
4616         /* We dirtied the bitmap block */
4617         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4618         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4619
4620         /* And the group descriptor block */
4621         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4622         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4623         if (!err)
4624                 err = ret;
4625
4626         if (overflow && !err) {
4627                 block += count;
4628                 count = overflow;
4629                 put_bh(bitmap_bh);
4630                 goto do_more;
4631         }
4632         sb->s_dirt = 1;
4633 error_return:
4634         if (freed)
4635                 dquot_free_block(inode, freed);
4636         brelse(bitmap_bh);
4637         ext4_std_error(sb, err);
4638         if (ac)
4639                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4640         return;
4641 }