GNU Linux-libre 4.4.288-gnu1
[releases.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 "ext4_jbd2.h"
25 #include "mballoc.h"
26 #include <linux/log2.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <linux/nospec.h>
30 #include <linux/backing-dev.h>
31 #include <trace/events/ext4.h>
32
33 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
34 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
35
36 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
37 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
38 #endif
39
40 /*
41  * MUSTDO:
42  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
43  *   - search for metadata in few groups
44  *
45  * TODO v4:
46  *   - normalization should take into account whether file is still open
47  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
48  *   - don't normalize tails
49  *   - quota
50  *   - reservation for superuser
51  *
52  * TODO v3:
53  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
54  *   - track min/max extents in each group for better group selection
55  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
56  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
57  *   - error handling
58  */
59
60 /*
61  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
62  * near to the goal(block) value specified.
63  *
64  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
65  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
66  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
67  * would have after allocation, or the current file size, which ever
68  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
69  * select to use the group preallocation. The default value of
70  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
71  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
72  * terms of number of blocks.
73  *
74  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
75  * ensure that we have small files closer together on the disk.
76  *
77  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
78  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
79  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
80  * represented as:
81  *
82  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
83  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
84  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
85  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
86  *
87  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
88  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
89  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
90  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
91  *
92  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
93  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
94  * pa_free.
95  *
96  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
97  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
98  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
99  *
100  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
101  *
102  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
103  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
104  *
105  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
106  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
107  *
108  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
109  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
110  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
111  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
112  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
113  * we can access them through the page cache. The information regarding
114  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
115  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
116  * inode as:
117  *
118  *  {                        page                        }
119  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
120  *
121  *
122  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
123  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
124  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
125  * which is blocks_per_page/2
126  *
127  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
128  * away when the filesystem is unmounted.
129  *
130  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
131  * to locate that many free blocks we return with additional information
132  * regarding rest of the contiguous physical block available
133  *
134  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
135  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
136  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
137  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
138  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
139  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
140  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
141  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
142  * 512 blocks. This can be tuned via
143  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
144  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
145  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
146  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
147  * greater than the default mb_group_prealloc.
148  *
149  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
150  *
151  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
152  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
153  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
154  *
155  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
156  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
157  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
158  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
159  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
160  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
161  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
162  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
163  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
164  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
165  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
166  * the group specified as the goal value in allocation context via
167  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
168  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
169  * checked.
170  *
171  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
172  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
173  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
174  * subsequent request.
175  */
176
177 /*
178  * mballoc operates on the following data:
179  *  - on-disk bitmap
180  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
181  *  - preallocation descriptors (PAs)
182  *
183  * there are two types of preallocations:
184  *  - inode
185  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
186  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
187  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
188  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
189  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
190  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
191  *    also means that freeing any block within descriptor's range
192  *    must discard all preallocated blocks.
193  *  - locality group
194  *    assigned to specific locality group which does not translate to
195  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
196  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
197  *    it's consumed from the beginning to the end.
198  *
199  * relation between them can be expressed as:
200  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
201  *
202  * this mean blocks mballoc considers used are:
203  *  - allocated blocks (persistent)
204  *  - preallocated blocks (non-persistent)
205  *
206  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
207  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
208  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
209  *
210  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
211  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
212  *
213  * all operations can be expressed as:
214  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
215  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
216  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
217  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
218  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
219  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
220  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
221  *        is used in real operation because we can't know actual used
222  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
223  *
224  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
225  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
226  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
227  * the following knowledge:
228  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
229  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
230  *     nobody can re-allocate that block
231  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
232  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
233  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
234  *     block
235  *
236  * so, now we're building a concurrency table:
237  *  - init buddy vs.
238  *    - new PA
239  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
240  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
241  *    - use inode PA
242  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
243  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
244  *    - discard inode PA
245  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
246  *    - use locality group PA
247  *      again PA-=N must be serialized with init
248  *    - discard locality group PA
249  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
250  *  - new PA vs.
251  *    - use inode PA
252  *      i_data_sem serializes them
253  *    - discard inode PA
254  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
255  *    - use locality group PA
256  *      some mutex should serialize them
257  *    - discard locality group PA
258  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
259  *  - use inode PA
260  *    - use inode PA
261  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
262  *    - discard inode PA
263  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
264  *    - use locality group PA
265  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
266  *    - discard locality group PA
267  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
268  *
269  * now we're ready to make few consequences:
270  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
271  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
272  *  - PA changes only after on-disk bitmap
273  *  - discard must not compete with init. either init is done before
274  *    any discard or they're serialized somehow
275  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
276  *
277  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
278  * in this case, but we should care about concurrent init
279  *
280  */
281
282  /*
283  * Logic in few words:
284  *
285  *  - allocation:
286  *    load group
287  *    find blocks
288  *    mark bits in on-disk bitmap
289  *    release group
290  *
291  *  - use preallocation:
292  *    find proper PA (per-inode or group)
293  *    load group
294  *    mark bits in on-disk bitmap
295  *    release group
296  *    release PA
297  *
298  *  - free:
299  *    load group
300  *    mark bits in on-disk bitmap
301  *    release group
302  *
303  *  - discard preallocations in group:
304  *    mark PAs deleted
305  *    move them onto local list
306  *    load on-disk bitmap
307  *    load group
308  *    remove PA from object (inode or locality group)
309  *    mark free blocks in-core
310  *
311  *  - discard inode's preallocations:
312  */
313
314 /*
315  * Locking rules
316  *
317  * Locks:
318  *  - bitlock on a group        (group)
319  *  - object (inode/locality)   (object)
320  *  - per-pa lock               (pa)
321  *
322  * Paths:
323  *  - new pa
324  *    object
325  *    group
326  *
327  *  - find and use pa:
328  *    pa
329  *
330  *  - release consumed pa:
331  *    pa
332  *    group
333  *    object
334  *
335  *  - generate in-core bitmap:
336  *    group
337  *        pa
338  *
339  *  - discard all for given object (inode, locality group):
340  *    object
341  *        pa
342  *    group
343  *
344  *  - discard all for given group:
345  *    group
346  *        pa
347  *    group
348  *        object
349  *
350  */
351 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
352 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
353 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
354
355 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
356  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
357  * each unique s_blocksize_bits */
358 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
359 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
360
361 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
362         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
363         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
364         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
365 };
366
367 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
368                                         ext4_group_t group);
369 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
370                                                 ext4_group_t group);
371 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
372                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
373
374 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
375 {
376 #if BITS_PER_LONG == 64
377         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
378         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
379 #elif BITS_PER_LONG == 32
380         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
381         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
382 #else
383 #error "how many bits you are?!"
384 #endif
385         return addr;
386 }
387
388 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
389 {
390         /*
391          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
392          * needs unsigned long aligned address
393          */
394         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
395         return ext4_test_bit(bit, addr);
396 }
397
398 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
399 {
400         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
401         ext4_set_bit(bit, addr);
402 }
403
404 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
405 {
406         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
407         ext4_clear_bit(bit, addr);
408 }
409
410 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
411 {
412         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
413         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
414 }
415
416 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
417 {
418         int fix = 0, ret, tmpmax;
419         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
420         tmpmax = max + fix;
421         start += fix;
422
423         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
424         if (ret > max)
425                 return max;
426         return ret;
427 }
428
429 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
430 {
431         int fix = 0, ret, tmpmax;
432         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
433         tmpmax = max + fix;
434         start += fix;
435
436         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
437         if (ret > max)
438                 return max;
439         return ret;
440 }
441
442 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
443 {
444         char *bb;
445
446         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
447         BUG_ON(max == NULL);
448
449         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
450                 *max = 0;
451                 return NULL;
452         }
453
454         /* at order 0 we see each particular block */
455         if (order == 0) {
456                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
457                 return e4b->bd_bitmap;
458         }
459
460         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
461         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
462
463         return bb;
464 }
465
466 #ifdef DOUBLE_CHECK
467 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
468                            int first, int count)
469 {
470         int i;
471         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
472
473         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
474                 return;
475         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
476         for (i = 0; i < count; i++) {
477                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
478                         ext4_fsblk_t blocknr;
479
480                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
481                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
482                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
483                                               inode ? inode->i_ino : 0,
484                                               blocknr,
485                                               "freeing block already freed "
486                                               "(bit %u)",
487                                               first + i);
488                 }
489                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
490         }
491 }
492
493 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
494 {
495         int i;
496
497         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
498                 return;
499         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
500         for (i = 0; i < count; i++) {
501                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
502                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
503         }
504 }
505
506 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
507 {
508         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
509                 unsigned char *b1, *b2;
510                 int i;
511                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
512                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
513                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
514                         if (b1[i] != b2[i]) {
515                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
516                                          "corruption in group %u "
517                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
518                                          "on disk/prealloc",
519                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
520                                 BUG();
521                         }
522                 }
523         }
524 }
525
526 #else
527 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
528                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
529 {
530         return;
531 }
532 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
533                                                 int first, int count)
534 {
535         return;
536 }
537 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
538 {
539         return;
540 }
541 #endif
542
543 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
544
545 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
546 do {                                                                    \
547         if (!(assert)) {                                                \
548                 printk(KERN_EMERG                                       \
549                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
550                         function, file, line, # assert);                \
551                 BUG();                                                  \
552         }                                                               \
553 } while (0)
554
555 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
556                                 const char *function, int line)
557 {
558         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
559         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
560         int max;
561         int max2;
562         int i;
563         int j;
564         int k;
565         int count;
566         struct ext4_group_info *grp;
567         int fragments = 0;
568         int fstart;
569         struct list_head *cur;
570         void *buddy;
571         void *buddy2;
572
573         {
574                 static int mb_check_counter;
575                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
576                         return 0;
577         }
578
579         while (order > 1) {
580                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
581                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
582                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
583                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
584                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
585                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
586
587                 count = 0;
588                 for (i = 0; i < max; i++) {
589
590                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
591                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
592                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
593                                         MB_CHECK_ASSERT(
594                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
595                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
596                                         MB_CHECK_ASSERT(
597                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
598                                 }
599                                 continue;
600                         }
601
602                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
603                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
604                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
605
606                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
607                                 k = (i * (1 << order)) + j;
608                                 MB_CHECK_ASSERT(
609                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
610                         }
611                         count++;
612                 }
613                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
614                 order--;
615         }
616
617         fstart = -1;
618         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
619         for (i = 0; i < max; i++) {
620                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
621                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
622                         if (fstart == -1) {
623                                 fragments++;
624                                 fstart = i;
625                         }
626                         continue;
627                 }
628                 fstart = -1;
629                 /* check used bits only */
630                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
631                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
632                         k = i >> j;
633                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
634                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
635                 }
636         }
637         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
638         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
639
640         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
641         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
642                 ext4_group_t groupnr;
643                 struct ext4_prealloc_space *pa;
644                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
645                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
646                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
647                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
648                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
649         }
650         return 0;
651 }
652 #undef MB_CHECK_ASSERT
653 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
654                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
655 #else
656 #define mb_check_buddy(e4b)
657 #endif
658
659 /*
660  * Divide blocks started from @first with length @len into
661  * smaller chunks with power of 2 blocks.
662  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
663  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
664  */
665 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
666                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
667                                         struct ext4_group_info *grp)
668 {
669         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
670         ext4_grpblk_t min;
671         ext4_grpblk_t max;
672         ext4_grpblk_t chunk;
673         unsigned int border;
674
675         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
676
677         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
678
679         while (len > 0) {
680                 /* find how many blocks can be covered since this position */
681                 max = ffs(first | border) - 1;
682
683                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
684                 min = fls(len) - 1;
685
686                 if (max < min)
687                         min = max;
688                 chunk = 1 << min;
689
690                 /* mark multiblock chunks only */
691                 grp->bb_counters[min]++;
692                 if (min > 0)
693                         mb_clear_bit(first >> min,
694                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
695
696                 len -= chunk;
697                 first += chunk;
698         }
699 }
700
701 /*
702  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
703  * group.
704  */
705 static void
706 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
707 {
708         int i;
709         int bits;
710
711         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
712
713         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
714         for (i = bits; i >= 0; i--) {
715                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
716                         grp->bb_largest_free_order = i;
717                         break;
718                 }
719         }
720 }
721
722 static noinline_for_stack
723 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
724                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
725 {
726         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
727         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
728         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
729         ext4_grpblk_t i = 0;
730         ext4_grpblk_t first;
731         ext4_grpblk_t len;
732         unsigned free = 0;
733         unsigned fragments = 0;
734         unsigned long long period = get_cycles();
735
736         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
737          * of on-disk bitmap and preallocations */
738         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
739         grp->bb_first_free = i;
740         while (i < max) {
741                 fragments++;
742                 first = i;
743                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
744                 len = i - first;
745                 free += len;
746                 if (len > 1)
747                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
748                 else
749                         grp->bb_counters[0]++;
750                 if (i < max)
751                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
752         }
753         grp->bb_fragments = fragments;
754
755         if (free != grp->bb_free) {
756                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
757                                       "block bitmap and bg descriptor "
758                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
759                                       free, grp->bb_free);
760                 /*
761                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
762                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
763                  */
764                 grp->bb_free = free;
765                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp))
766                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
767                                            grp->bb_free);
768                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT, &grp->bb_state);
769         }
770         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
771
772         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
773
774         period = get_cycles() - period;
775         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
776         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
777         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
778         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
779 }
780
781 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
782 {
783         int count;
784         int order = 1;
785         void *buddy;
786
787         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
788                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
789         }
790         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
791         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
792                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
793                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
794
795         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
796                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
797 }
798
799 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
800  * for convenience. The information regarding each group
801  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
802  * block bitmap and buddy information. The information are
803  * stored in the inode as
804  *
805  * {                        page                        }
806  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
807  *
808  *
809  * one block each for bitmap and buddy information.
810  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
811  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
812  * So it can have information regarding groups_per_page which
813  * is blocks_per_page/2
814  *
815  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
816  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
817  */
818
819 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore, gfp_t gfp)
820 {
821         ext4_group_t ngroups;
822         int blocksize;
823         int blocks_per_page;
824         int groups_per_page;
825         int err = 0;
826         int i;
827         ext4_group_t first_group, group;
828         int first_block;
829         struct super_block *sb;
830         struct buffer_head *bhs;
831         struct buffer_head **bh = NULL;
832         struct inode *inode;
833         char *data;
834         char *bitmap;
835         struct ext4_group_info *grinfo;
836
837         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
838
839         inode = page->mapping->host;
840         sb = inode->i_sb;
841         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
842         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
843         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
844
845         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
846         if (groups_per_page == 0)
847                 groups_per_page = 1;
848
849         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
850         if (groups_per_page > 1) {
851                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
852                 bh = kzalloc(i, gfp);
853                 if (bh == NULL) {
854                         err = -ENOMEM;
855                         goto out;
856                 }
857         } else
858                 bh = &bhs;
859
860         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
861
862         /* read all groups the page covers into the cache */
863         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
864                 if (group >= ngroups)
865                         break;
866
867                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
868                 /*
869                  * If page is uptodate then we came here after online resize
870                  * which added some new uninitialized group info structs, so
871                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
872                  * which may be currently in use by an allocating task.
873                  */
874                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
875                         bh[i] = NULL;
876                         continue;
877                 }
878                 bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group);
879                 if (IS_ERR(bh[i])) {
880                         err = PTR_ERR(bh[i]);
881                         bh[i] = NULL;
882                         goto out;
883                 }
884                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
885         }
886
887         /* wait for I/O completion */
888         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
889                 int err2;
890
891                 if (!bh[i])
892                         continue;
893                 err2 = ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]);
894                 if (!err)
895                         err = err2;
896         }
897
898         first_block = page->index * blocks_per_page;
899         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
900                 group = (first_block + i) >> 1;
901                 if (group >= ngroups)
902                         break;
903
904                 if (!bh[group - first_group])
905                         /* skip initialized uptodate buddy */
906                         continue;
907
908                 if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
909                         /* Skip faulty bitmaps */
910                         continue;
911                 err = 0;
912
913                 /*
914                  * data carry information regarding this
915                  * particular group in the format specified
916                  * above
917                  *
918                  */
919                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
920                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
921
922                 /*
923                  * We place the buddy block and bitmap block
924                  * close together
925                  */
926                 if ((first_block + i) & 1) {
927                         /* this is block of buddy */
928                         BUG_ON(incore == NULL);
929                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
930                                 group, page->index, i * blocksize);
931                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
932                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
933                         grinfo->bb_fragments = 0;
934                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
935                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
936                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
937                         /*
938                          * incore got set to the group block bitmap below
939                          */
940                         ext4_lock_group(sb, group);
941                         /* init the buddy */
942                         memset(data, 0xff, blocksize);
943                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
944                         ext4_unlock_group(sb, group);
945                         incore = NULL;
946                 } else {
947                         /* this is block of bitmap */
948                         BUG_ON(incore != NULL);
949                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
950                                 group, page->index, i * blocksize);
951                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
952
953                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
954                         ext4_lock_group(sb, group);
955                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
956
957                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
958                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
959                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
960                         ext4_unlock_group(sb, group);
961
962                         /* set incore so that the buddy information can be
963                          * generated using this
964                          */
965                         incore = data;
966                 }
967         }
968         SetPageUptodate(page);
969
970 out:
971         if (bh) {
972                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
973                         brelse(bh[i]);
974                 if (bh != &bhs)
975                         kfree(bh);
976         }
977         return err;
978 }
979
980 /*
981  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
982  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
983  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
984  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
985  */
986 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
987                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
988 {
989         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
990         int block, pnum, poff;
991         int blocks_per_page;
992         struct page *page;
993
994         e4b->bd_buddy_page = NULL;
995         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
996
997         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
998         /*
999          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1000          * and buddy information in consecutive blocks.
1001          * So for each group we need two blocks.
1002          */
1003         block = group * 2;
1004         pnum = block / blocks_per_page;
1005         poff = block % blocks_per_page;
1006         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1007         if (!page)
1008                 return -ENOMEM;
1009         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1010         e4b->bd_bitmap_page = page;
1011         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1012
1013         if (blocks_per_page >= 2) {
1014                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1015                 return 0;
1016         }
1017
1018         block++;
1019         pnum = block / blocks_per_page;
1020         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1021         if (!page)
1022                 return -ENOMEM;
1023         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1024         e4b->bd_buddy_page = page;
1025         return 0;
1026 }
1027
1028 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1029 {
1030         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1031                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1032                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1033         }
1034         if (e4b->bd_buddy_page) {
1035                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1036                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1037         }
1038 }
1039
1040 /*
1041  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1042  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1043  * calling this routine!
1044  */
1045 static noinline_for_stack
1046 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group, gfp_t gfp)
1047 {
1048
1049         struct ext4_group_info *this_grp;
1050         struct ext4_buddy e4b;
1051         struct page *page;
1052         int ret = 0;
1053
1054         might_sleep();
1055         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1056         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1057         /*
1058          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1059          * page which map to the group from which we are already
1060          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1061          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1062          * would have pinned buddy page to page cache.
1063          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1064          * page accessed.
1065          */
1066         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b, gfp);
1067         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1068                 /*
1069                  * somebody initialized the group
1070                  * return without doing anything
1071                  */
1072                 goto err;
1073         }
1074
1075         page = e4b.bd_bitmap_page;
1076         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1077         if (ret)
1078                 goto err;
1079         if (!PageUptodate(page)) {
1080                 ret = -EIO;
1081                 goto err;
1082         }
1083
1084         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1085                 /*
1086                  * If both the bitmap and buddy are in
1087                  * the same page we don't need to force
1088                  * init the buddy
1089                  */
1090                 ret = 0;
1091                 goto err;
1092         }
1093         /* init buddy cache */
1094         page = e4b.bd_buddy_page;
1095         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap, gfp);
1096         if (ret)
1097                 goto err;
1098         if (!PageUptodate(page)) {
1099                 ret = -EIO;
1100                 goto err;
1101         }
1102 err:
1103         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1104         return ret;
1105 }
1106
1107 /*
1108  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1109  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1110  * calling this routine!
1111  */
1112 static noinline_for_stack int
1113 ext4_mb_load_buddy_gfp(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1114                        struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
1115 {
1116         int blocks_per_page;
1117         int block;
1118         int pnum;
1119         int poff;
1120         struct page *page;
1121         int ret;
1122         struct ext4_group_info *grp;
1123         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1124         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1125
1126         might_sleep();
1127         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1128
1129         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1130         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1131
1132         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1133         e4b->bd_info = grp;
1134         e4b->bd_sb = sb;
1135         e4b->bd_group = group;
1136         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1137         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1138
1139         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1140                 /*
1141                  * we need full data about the group
1142                  * to make a good selection
1143                  */
1144                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group, gfp);
1145                 if (ret)
1146                         return ret;
1147         }
1148
1149         /*
1150          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1151          * and buddy information in consecutive blocks.
1152          * So for each group we need two blocks.
1153          */
1154         block = group * 2;
1155         pnum = block / blocks_per_page;
1156         poff = block % blocks_per_page;
1157
1158         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1159          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1160         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1161         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1162                 if (page)
1163                         /*
1164                          * drop the page reference and try
1165                          * to get the page with lock. If we
1166                          * are not uptodate that implies
1167                          * somebody just created the page but
1168                          * is yet to initialize the same. So
1169                          * wait for it to initialize.
1170                          */
1171                         page_cache_release(page);
1172                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1173                 if (page) {
1174                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1175                         if (!PageUptodate(page)) {
1176                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1177                                 if (ret) {
1178                                         unlock_page(page);
1179                                         goto err;
1180                                 }
1181                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1182                                                (poff * sb->s_blocksize));
1183                         }
1184                         unlock_page(page);
1185                 }
1186         }
1187         if (page == NULL) {
1188                 ret = -ENOMEM;
1189                 goto err;
1190         }
1191         if (!PageUptodate(page)) {
1192                 ret = -EIO;
1193                 goto err;
1194         }
1195
1196         /* Pages marked accessed already */
1197         e4b->bd_bitmap_page = page;
1198         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1199
1200         block++;
1201         pnum = block / blocks_per_page;
1202         poff = block % blocks_per_page;
1203
1204         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1205         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1206                 if (page)
1207                         page_cache_release(page);
1208                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1209                 if (page) {
1210                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1211                         if (!PageUptodate(page)) {
1212                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap,
1213                                                          gfp);
1214                                 if (ret) {
1215                                         unlock_page(page);
1216                                         goto err;
1217                                 }
1218                         }
1219                         unlock_page(page);
1220                 }
1221         }
1222         if (page == NULL) {
1223                 ret = -ENOMEM;
1224                 goto err;
1225         }
1226         if (!PageUptodate(page)) {
1227                 ret = -EIO;
1228                 goto err;
1229         }
1230
1231         /* Pages marked accessed already */
1232         e4b->bd_buddy_page = page;
1233         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1234
1235         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1236         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1237
1238         return 0;
1239
1240 err:
1241         if (page)
1242                 page_cache_release(page);
1243         if (e4b->bd_bitmap_page)
1244                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1245         if (e4b->bd_buddy_page)
1246                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1247         e4b->bd_buddy = NULL;
1248         e4b->bd_bitmap = NULL;
1249         return ret;
1250 }
1251
1252 static int ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1253                               struct ext4_buddy *e4b)
1254 {
1255         return ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, e4b, GFP_NOFS);
1256 }
1257
1258 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1259 {
1260         if (e4b->bd_bitmap_page)
1261                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1262         if (e4b->bd_buddy_page)
1263                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1264 }
1265
1266
1267 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1268 {
1269         int order = 1;
1270         int bb_incr = 1 << (e4b->bd_blkbits - 1);
1271         void *bb;
1272
1273         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1274         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1275
1276         bb = e4b->bd_buddy;
1277         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1278                 block = block >> 1;
1279                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1280                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1281                         return order;
1282                 }
1283                 bb += bb_incr;
1284                 bb_incr >>= 1;
1285                 order++;
1286         }
1287         return 0;
1288 }
1289
1290 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1291 {
1292         __u32 *addr;
1293
1294         len = cur + len;
1295         while (cur < len) {
1296                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1297                         /* fast path: clear whole word at once */
1298                         addr = bm + (cur >> 3);
1299                         *addr = 0;
1300                         cur += 32;
1301                         continue;
1302                 }
1303                 mb_clear_bit(cur, bm);
1304                 cur++;
1305         }
1306 }
1307
1308 /* clear bits in given range
1309  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1310  */
1311 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1312 {
1313         __u32 *addr;
1314         int zero_bit = -1;
1315
1316         len = cur + len;
1317         while (cur < len) {
1318                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1319                         /* fast path: clear whole word at once */
1320                         addr = bm + (cur >> 3);
1321                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1322                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1323                         *addr = 0;
1324                         cur += 32;
1325                         continue;
1326                 }
1327                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1328                         zero_bit = cur;
1329                 cur++;
1330         }
1331
1332         return zero_bit;
1333 }
1334
1335 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1336 {
1337         __u32 *addr;
1338
1339         len = cur + len;
1340         while (cur < len) {
1341                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1342                         /* fast path: set whole word at once */
1343                         addr = bm + (cur >> 3);
1344                         *addr = 0xffffffff;
1345                         cur += 32;
1346                         continue;
1347                 }
1348                 mb_set_bit(cur, bm);
1349                 cur++;
1350         }
1351 }
1352
1353 /*
1354  * _________________________________________________________________ */
1355
1356 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1357 {
1358         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1359                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1360                 (*bit) -= side;
1361                 return 1;
1362         }
1363         else {
1364                 (*bit) += side;
1365                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1366                 return -1;
1367         }
1368 }
1369
1370 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1371 {
1372         int max;
1373         int order = 1;
1374         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1375
1376         while (buddy) {
1377                 void *buddy2;
1378
1379                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1380                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1381                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1382                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1383                  * align with upper layer and then go up.
1384                  * Releasing entire group is all about clearing
1385                  * single bit of highest order buddy.
1386                  */
1387
1388                 /* Example:
1389                  * ---------------------------------
1390                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1391                  * ---------------------------------
1392                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1393                  * ---------------------------------
1394                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1395                  *      \_____________________/
1396                  *
1397                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1398                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1399                  * decrease bb_counters and extend range to
1400                  * [0; 6]
1401                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1402                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1403                  * [0; 5].
1404                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1405                  */
1406
1407
1408                 if (first & 1)
1409                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1410                 if (!(last & 1))
1411                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1412                 if (first > last)
1413                         break;
1414                 order++;
1415
1416                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1417                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1418                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1419                         break;
1420                 }
1421                 first >>= 1;
1422                 last >>= 1;
1423                 buddy = buddy2;
1424         }
1425 }
1426
1427 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1428                            int first, int count)
1429 {
1430         int left_is_free = 0;
1431         int right_is_free = 0;
1432         int block;
1433         int last = first + count - 1;
1434         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1435
1436         if (WARN_ON(count == 0))
1437                 return;
1438         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1439         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1440         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1441         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1442                 return;
1443
1444         mb_check_buddy(e4b);
1445         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1446
1447         e4b->bd_info->bb_free += count;
1448         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1449                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1450
1451         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1452          * clear range and then check right neighbour
1453          */
1454         if (first != 0)
1455                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1456         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1457         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1458                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1459
1460         if (unlikely(block != -1)) {
1461                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1462                 ext4_fsblk_t blocknr;
1463
1464                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1465                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1466                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1467                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1468                                       blocknr,
1469                                       "freeing already freed block "
1470                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1471                                       block);
1472                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))
1473                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
1474                                            e4b->bd_info->bb_free);
1475                 /* Mark the block group as corrupt. */
1476                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1477                         &e4b->bd_info->bb_state);
1478                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1479                 goto done;
1480         }
1481
1482         /* let's maintain fragments counter */
1483         if (left_is_free && right_is_free)
1484                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1485         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1486                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1487
1488         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1489          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1490          * zero order checks.
1491          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1492          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1493          */
1494         if (first & 1) {
1495                 first += !left_is_free;
1496                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1497         }
1498         if (!(last & 1)) {
1499                 last -= !right_is_free;
1500                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1501         }
1502
1503         if (first <= last)
1504                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1505
1506 done:
1507         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1508         mb_check_buddy(e4b);
1509 }
1510
1511 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1512                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1513 {
1514         int next = block;
1515         int max, order;
1516         void *buddy;
1517
1518         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1519         BUG_ON(ex == NULL);
1520
1521         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1522         BUG_ON(buddy == NULL);
1523         BUG_ON(block >= max);
1524         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1525                 ex->fe_len = 0;
1526                 ex->fe_start = 0;
1527                 ex->fe_group = 0;
1528                 return 0;
1529         }
1530
1531         /* find actual order */
1532         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1533         block = block >> order;
1534
1535         ex->fe_len = 1 << order;
1536         ex->fe_start = block << order;
1537         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1538
1539         /* calc difference from given start */
1540         next = next - ex->fe_start;
1541         ex->fe_len -= next;
1542         ex->fe_start += next;
1543
1544         while (needed > ex->fe_len &&
1545                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1546
1547                 if (block + 1 >= max)
1548                         break;
1549
1550                 next = (block + 1) * (1 << order);
1551                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1552                         break;
1553
1554                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1555
1556                 block = next >> order;
1557                 ex->fe_len += 1 << order;
1558         }
1559
1560         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1561         return ex->fe_len;
1562 }
1563
1564 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1565 {
1566         int ord;
1567         int mlen = 0;
1568         int max = 0;
1569         int cur;
1570         int start = ex->fe_start;
1571         int len = ex->fe_len;
1572         unsigned ret = 0;
1573         int len0 = len;
1574         void *buddy;
1575
1576         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1577         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1578         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1579         mb_check_buddy(e4b);
1580         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1581
1582         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1583         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1584                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1585
1586         /* let's maintain fragments counter */
1587         if (start != 0)
1588                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1589         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1590                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1591         if (mlen && max)
1592                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1593         else if (!mlen && !max)
1594                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1595
1596         /* let's maintain buddy itself */
1597         while (len) {
1598                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1599
1600                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1601                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1602                         mlen = 1 << ord;
1603                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1604                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1605                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1606                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1607                         start += mlen;
1608                         len -= mlen;
1609                         BUG_ON(len < 0);
1610                         continue;
1611                 }
1612
1613                 /* store for history */
1614                 if (ret == 0)
1615                         ret = len | (ord << 16);
1616
1617                 /* we have to split large buddy */
1618                 BUG_ON(ord <= 0);
1619                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1620                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1621                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1622
1623                 ord--;
1624                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1625                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1626                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1627                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1628                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1629                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1630         }
1631         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1632
1633         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1634         mb_check_buddy(e4b);
1635
1636         return ret;
1637 }
1638
1639 /*
1640  * Must be called under group lock!
1641  */
1642 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1643                                         struct ext4_buddy *e4b)
1644 {
1645         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1646         int ret;
1647
1648         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1649         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1650
1651         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1652         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1653         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1654
1655         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1656          * allocated blocks for history */
1657         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1658
1659         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1660         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1661         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1662
1663         /*
1664          * take the page reference. We want the page to be pinned
1665          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1666          * group until we update the bitmap. That would mean we
1667          * double allocate blocks. The reference is dropped
1668          * in ext4_mb_release_context
1669          */
1670         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1671         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1672         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1673         get_page(ac->ac_buddy_page);
1674         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1675         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1676                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1677                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1678                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1679                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1680         }
1681 }
1682
1683 /*
1684  * regular allocator, for general purposes allocation
1685  */
1686
1687 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1688                                         struct ext4_buddy *e4b,
1689                                         int finish_group)
1690 {
1691         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1692         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1693         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1694         struct ext4_free_extent ex;
1695         int max;
1696
1697         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1698                 return;
1699         /*
1700          * We don't want to scan for a whole year
1701          */
1702         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1703                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1704                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1705                 return;
1706         }
1707
1708         /*
1709          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1710          */
1711         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1712                 return;
1713
1714         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1715                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1716                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1717                  * when it was found (within this lock-unlock
1718                  * period or not) */
1719                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1720                 if (max >= gex->fe_len) {
1721                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1722                         return;
1723                 }
1724         }
1725 }
1726
1727 /*
1728  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1729  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1730  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1731  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1732  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1733  * mballoc can't find good enough extent.
1734  *
1735  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1736  */
1737 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1738                                         struct ext4_free_extent *ex,
1739                                         struct ext4_buddy *e4b)
1740 {
1741         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1742         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1743
1744         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1745         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1746         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1747         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1748
1749         ac->ac_found++;
1750
1751         /*
1752          * The special case - take what you catch first
1753          */
1754         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1755                 *bex = *ex;
1756                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1757                 return;
1758         }
1759
1760         /*
1761          * Let's check whether the chuck is good enough
1762          */
1763         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1764                 *bex = *ex;
1765                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1766                 return;
1767         }
1768
1769         /*
1770          * If this is first found extent, just store it in the context
1771          */
1772         if (bex->fe_len == 0) {
1773                 *bex = *ex;
1774                 return;
1775         }
1776
1777         /*
1778          * If new found extent is better, store it in the context
1779          */
1780         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1781                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1782                  * larger than previous best one is better */
1783                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1784                         *bex = *ex;
1785         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1786                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1787                  * an extent that still satisfy the request, but is
1788                  * smaller than previous one */
1789                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1790                         *bex = *ex;
1791         }
1792
1793         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1794 }
1795
1796 static noinline_for_stack
1797 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1798                                         struct ext4_buddy *e4b)
1799 {
1800         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1801         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1802         int max;
1803         int err;
1804
1805         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1806         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1807         if (err)
1808                 return err;
1809
1810         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1811         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1812
1813         if (max > 0) {
1814                 ac->ac_b_ex = ex;
1815                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1816         }
1817
1818         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1819         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1820
1821         return 0;
1822 }
1823
1824 static noinline_for_stack
1825 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1826                                 struct ext4_buddy *e4b)
1827 {
1828         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1829         int max;
1830         int err;
1831         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1832         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1833         struct ext4_free_extent ex;
1834
1835         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1836                 return 0;
1837         if (grp->bb_free == 0)
1838                 return 0;
1839
1840         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1841         if (err)
1842                 return err;
1843
1844         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1845                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1846                 return 0;
1847         }
1848
1849         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1850         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1851                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1852         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1853
1854         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1855                 ext4_fsblk_t start;
1856
1857                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1858                         ex.fe_start;
1859                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1860                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1861                         ac->ac_found++;
1862                         ac->ac_b_ex = ex;
1863                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1864                 }
1865         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1866                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1867                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1868                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1869                 ac->ac_found++;
1870                 ac->ac_b_ex = ex;
1871                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1872         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1873                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1874                  * number of blocks to an existing extent */
1875                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1876                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1877                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1878                 ac->ac_found++;
1879                 ac->ac_b_ex = ex;
1880                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1881         }
1882         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1883         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1884
1885         return 0;
1886 }
1887
1888 /*
1889  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1890  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1891  */
1892 static noinline_for_stack
1893 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1894                                         struct ext4_buddy *e4b)
1895 {
1896         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1897         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1898         void *buddy;
1899         int i;
1900         int k;
1901         int max;
1902
1903         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1904         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1905                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1906                         continue;
1907
1908                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1909                 BUG_ON(buddy == NULL);
1910
1911                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1912                 BUG_ON(k >= max);
1913
1914                 ac->ac_found++;
1915
1916                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1917                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1918                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1919
1920                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1921
1922                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1923
1924                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1925                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1926
1927                 break;
1928         }
1929 }
1930
1931 /*
1932  * The routine scans the group and measures all found extents.
1933  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1934  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1935  */
1936 static noinline_for_stack
1937 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1938                                         struct ext4_buddy *e4b)
1939 {
1940         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1941         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1942         struct ext4_free_extent ex;
1943         int i;
1944         int free;
1945
1946         free = e4b->bd_info->bb_free;
1947         if (WARN_ON(free <= 0))
1948                 return;
1949
1950         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1951
1952         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1953                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1954                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1955                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1956                         /*
1957                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1958                          * free blocks even though group info says we
1959                          * we have free blocks
1960                          */
1961                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1962                                         "%d free clusters as per "
1963                                         "group info. But bitmap says 0",
1964                                         free);
1965                         break;
1966                 }
1967
1968                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1969                 if (WARN_ON(ex.fe_len <= 0))
1970                         break;
1971                 if (free < ex.fe_len) {
1972                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1973                                         "%d free clusters as per "
1974                                         "group info. But got %d blocks",
1975                                         free, ex.fe_len);
1976                         /*
1977                          * The number of free blocks differs. This mostly
1978                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1979                          * without claiming the space.
1980                          */
1981                         break;
1982                 }
1983                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1984                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1985
1986                 i += ex.fe_len;
1987                 free -= ex.fe_len;
1988         }
1989
1990         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1991 }
1992
1993 /*
1994  * This is a special case for storages like raid5
1995  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1996  */
1997 static noinline_for_stack
1998 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1999                                  struct ext4_buddy *e4b)
2000 {
2001         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2002         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2003         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
2004         struct ext4_free_extent ex;
2005         ext4_fsblk_t first_group_block;
2006         ext4_fsblk_t a;
2007         ext4_grpblk_t i;
2008         int max;
2009
2010         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
2011
2012         /* find first stripe-aligned block in group */
2013         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2014
2015         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2016         do_div(a, sbi->s_stripe);
2017         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2018
2019         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2020                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2021                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2022                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2023                                 ac->ac_found++;
2024                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2025                                 ac->ac_b_ex = ex;
2026                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2027                                 break;
2028                         }
2029                 }
2030                 i += sbi->s_stripe;
2031         }
2032 }
2033
2034 /*
2035  * This is now called BEFORE we load the buddy bitmap.
2036  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2037  * for the allocation or not. In addition it can also return negative
2038  * error code when something goes wrong.
2039  */
2040 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2041                                 ext4_group_t group, int cr)
2042 {
2043         unsigned free, fragments;
2044         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2045         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2046
2047         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2048
2049         free = grp->bb_free;
2050         if (free == 0)
2051                 return 0;
2052         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2053                 return 0;
2054
2055         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2056                 return 0;
2057
2058         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2059         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2060                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group, GFP_NOFS);
2061                 if (ret)
2062                         return ret;
2063         }
2064
2065         fragments = grp->bb_fragments;
2066         if (fragments == 0)
2067                 return 0;
2068
2069         switch (cr) {
2070         case 0:
2071                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2072
2073                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2074                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2075                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2076                     ((group % flex_size) == 0))
2077                         return 0;
2078
2079                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2080                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2081                         return 1;
2082
2083                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2084                         return 0;
2085
2086                 return 1;
2087         case 1:
2088                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2089                         return 1;
2090                 break;
2091         case 2:
2092                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2093                         return 1;
2094                 break;
2095         case 3:
2096                 return 1;
2097         default:
2098                 BUG();
2099         }
2100
2101         return 0;
2102 }
2103
2104 static noinline_for_stack int
2105 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2106 {
2107         ext4_group_t ngroups, group, i;
2108         int cr;
2109         int err = 0, first_err = 0;
2110         struct ext4_sb_info *sbi;
2111         struct super_block *sb;
2112         struct ext4_buddy e4b;
2113
2114         sb = ac->ac_sb;
2115         sbi = EXT4_SB(sb);
2116         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2117         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2118         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2119                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2120
2121         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2122
2123         /* first, try the goal */
2124         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2125         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2126                 goto out;
2127
2128         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2129                 goto out;
2130
2131         /*
2132          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2133          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2134          * try exact allocation using buddy.
2135          */
2136         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2137         ac->ac_2order = 0;
2138         /*
2139          * We search using buddy data only if the order of the request
2140          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2141          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2142          * We also support searching for power-of-two requests only for
2143          * requests upto maximum buddy size we have constructed.
2144          */
2145         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs && i <= sb->s_blocksize_bits + 2) {
2146                 /*
2147                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2148                  */
2149                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2150                         ac->ac_2order = array_index_nospec(i - 1,
2151                                                            sb->s_blocksize_bits + 2);
2152         }
2153
2154         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2155         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2156                 /* TBD: may be hot point */
2157                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2158                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2159                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2160                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2161         }
2162
2163         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2164         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2165         /*
2166          * cr == 0 try to get exact allocation,
2167          * cr == 3  try to get anything
2168          */
2169 repeat:
2170         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2171                 ac->ac_criteria = cr;
2172                 /*
2173                  * searching for the right group start
2174                  * from the goal value specified
2175                  */
2176                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2177
2178                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2179                         int ret = 0;
2180                         cond_resched();
2181                         /*
2182                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2183                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2184                          */
2185                         if (group >= ngroups)
2186                                 group = 0;
2187
2188                         /* This now checks without needing the buddy page */
2189                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2190                         if (ret <= 0) {
2191                                 if (!first_err)
2192                                         first_err = ret;
2193                                 continue;
2194                         }
2195
2196                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2197                         if (err)
2198                                 goto out;
2199
2200                         ext4_lock_group(sb, group);
2201
2202                         /*
2203                          * We need to check again after locking the
2204                          * block group
2205                          */
2206                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2207                         if (ret <= 0) {
2208                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2209                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2210                                 if (!first_err)
2211                                         first_err = ret;
2212                                 continue;
2213                         }
2214
2215                         ac->ac_groups_scanned++;
2216                         if (cr == 0)
2217                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2218                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2219                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2220                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2221                         else
2222                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2223
2224                         ext4_unlock_group(sb, group);
2225                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2226
2227                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2228                                 break;
2229                 }
2230         }
2231
2232         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2233             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2234                 /*
2235                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2236                  * the best chunk we've found so far
2237                  */
2238
2239                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2240                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2241                         /*
2242                          * Someone more lucky has already allocated it.
2243                          * The only thing we can do is just take first
2244                          * found block(s)
2245                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2246                          */
2247                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2248                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2249                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2250                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2251                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2252                         cr = 3;
2253                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2254                         goto repeat;
2255                 }
2256         }
2257 out:
2258         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2259                 err = first_err;
2260         return err;
2261 }
2262
2263 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2264 {
2265         struct super_block *sb = seq->private;
2266         ext4_group_t group;
2267
2268         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2269                 return NULL;
2270         group = *pos + 1;
2271         return (void *) ((unsigned long) group);
2272 }
2273
2274 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2275 {
2276         struct super_block *sb = seq->private;
2277         ext4_group_t group;
2278
2279         ++*pos;
2280         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2281                 return NULL;
2282         group = *pos + 1;
2283         return (void *) ((unsigned long) group);
2284 }
2285
2286 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2287 {
2288         struct super_block *sb = seq->private;
2289         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2290         int i;
2291         int err, buddy_loaded = 0;
2292         struct ext4_buddy e4b;
2293         struct ext4_group_info *grinfo;
2294         struct sg {
2295                 struct ext4_group_info info;
2296                 ext4_grpblk_t counters[EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE + 2];
2297         } sg;
2298
2299         group--;
2300         if (group == 0)
2301                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2302                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2303                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]");
2304
2305         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2306                 sizeof(struct ext4_group_info);
2307         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2308         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2309         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2310                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2311                 if (err) {
2312                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2313                         return 0;
2314                 }
2315                 buddy_loaded = 1;
2316         }
2317
2318         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2319
2320         if (buddy_loaded)
2321                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2322
2323         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2324                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2325         for (i = 0; i <= 13; i++)
2326                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2327                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2328         seq_printf(seq, " ]\n");
2329
2330         return 0;
2331 }
2332
2333 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2334 {
2335 }
2336
2337 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2338         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2339         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2340         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2341         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2342 };
2343
2344 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2345 {
2346         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2347         int rc;
2348
2349         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2350         if (rc == 0) {
2351                 struct seq_file *m = file->private_data;
2352                 m->private = sb;
2353         }
2354         return rc;
2355
2356 }
2357
2358 const struct file_operations ext4_seq_mb_groups_fops = {
2359         .owner          = THIS_MODULE,
2360         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2361         .read           = seq_read,
2362         .llseek         = seq_lseek,
2363         .release        = seq_release,
2364 };
2365
2366 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2367 {
2368         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2369         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2370
2371         BUG_ON(!cachep);
2372         return cachep;
2373 }
2374
2375 /*
2376  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2377  * of groups
2378  */
2379 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2380 {
2381         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2382         unsigned size;
2383         struct ext4_group_info ***old_groupinfo, ***new_groupinfo;
2384
2385         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2386                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2387         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2388                 return 0;
2389
2390         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2391         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2392         if (!new_groupinfo) {
2393                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2394                 return -ENOMEM;
2395         }
2396         rcu_read_lock();
2397         old_groupinfo = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2398         if (old_groupinfo)
2399                 memcpy(new_groupinfo, old_groupinfo,
2400                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2401         rcu_read_unlock();
2402         rcu_assign_pointer(sbi->s_group_info, new_groupinfo);
2403         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2404         if (old_groupinfo)
2405                 ext4_kvfree_array_rcu(old_groupinfo);
2406         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2407                    sbi->s_group_info_size);
2408         return 0;
2409 }
2410
2411 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2412 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2413                           struct ext4_group_desc *desc)
2414 {
2415         int i;
2416         int metalen = 0;
2417         int idx = group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2418         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2419         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2420         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2421
2422         /*
2423          * First check if this group is the first of a reserved block.
2424          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2425          * to ext4_group_info structures
2426          */
2427         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2428                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2429                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2430                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2431                 if (meta_group_info == NULL) {
2432                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2433                                  "for a buddy group");
2434                         goto exit_meta_group_info;
2435                 }
2436                 rcu_read_lock();
2437                 rcu_dereference(sbi->s_group_info)[idx] = meta_group_info;
2438                 rcu_read_unlock();
2439         }
2440
2441         meta_group_info = sbi_array_rcu_deref(sbi, s_group_info, idx);
2442         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2443
2444         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2445         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2446                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2447                 goto exit_group_info;
2448         }
2449         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2450                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2451
2452         /*
2453          * initialize bb_free to be able to skip
2454          * empty groups without initialization
2455          */
2456         if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
2457             (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
2458                 meta_group_info[i]->bb_free =
2459                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2460         } else {
2461                 meta_group_info[i]->bb_free =
2462                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2463         }
2464
2465         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2466         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2467         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2468         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2469
2470 #ifdef DOUBLE_CHECK
2471         {
2472                 struct buffer_head *bh;
2473                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2474                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2475                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2476                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2477                 BUG_ON(IS_ERR_OR_NULL(bh));
2478                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2479                         sb->s_blocksize);
2480                 put_bh(bh);
2481         }
2482 #endif
2483
2484         return 0;
2485
2486 exit_group_info:
2487         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2488         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2489                 struct ext4_group_info ***group_info;
2490
2491                 rcu_read_lock();
2492                 group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2493                 kfree(group_info[idx]);
2494                 group_info[idx] = NULL;
2495                 rcu_read_unlock();
2496         }
2497 exit_meta_group_info:
2498         return -ENOMEM;
2499 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2500
2501 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2502 {
2503         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2504         ext4_group_t i;
2505         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2506         int err;
2507         struct ext4_group_desc *desc;
2508         struct ext4_group_info ***group_info;
2509         struct kmem_cache *cachep;
2510
2511         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2512         if (err)
2513                 return err;
2514
2515         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2516         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2517                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2518                 goto err_freesgi;
2519         }
2520         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2521          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2522          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2523          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2524         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2525         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2526         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2527                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2528                 if (desc == NULL) {
2529                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2530                         goto err_freebuddy;
2531                 }
2532                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2533                         goto err_freebuddy;
2534         }
2535
2536         return 0;
2537
2538 err_freebuddy:
2539         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2540         while (i-- > 0)
2541                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2542         i = sbi->s_group_info_size;
2543         rcu_read_lock();
2544         group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2545         while (i-- > 0)
2546                 kfree(group_info[i]);
2547         rcu_read_unlock();
2548         iput(sbi->s_buddy_cache);
2549 err_freesgi:
2550         rcu_read_lock();
2551         kvfree(rcu_dereference(sbi->s_group_info));
2552         rcu_read_unlock();
2553         return -ENOMEM;
2554 }
2555
2556 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2557 {
2558         int i;
2559
2560         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2561                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2562                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2563                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2564         }
2565 }
2566
2567 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2568 {
2569         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2570         int slab_size;
2571         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2572         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2573         struct kmem_cache *cachep;
2574
2575         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2576                 return -EINVAL;
2577
2578         if (unlikely(cache_index < 0))
2579                 cache_index = 0;
2580
2581         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2582         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2583                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2584                 return 0;       /* Already created */
2585         }
2586
2587         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2588                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2589
2590         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2591                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2592                                         NULL);
2593
2594         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2595
2596         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2597         if (!cachep) {
2598                 printk(KERN_EMERG
2599                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2600                 return -ENOMEM;
2601         }
2602
2603         return 0;
2604 }
2605
2606 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2607 {
2608         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2609         unsigned i, j;
2610         unsigned offset, offset_incr;
2611         unsigned max;
2612         int ret;
2613
2614         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2615
2616         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2617         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2618                 ret = -ENOMEM;
2619                 goto out;
2620         }
2621
2622         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2623         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2624         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2625                 ret = -ENOMEM;
2626                 goto out;
2627         }
2628
2629         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2630         if (ret < 0)
2631                 goto out;
2632
2633         /* order 0 is regular bitmap */
2634         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2635         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2636
2637         i = 1;
2638         offset = 0;
2639         offset_incr = 1 << (sb->s_blocksize_bits - 1);
2640         max = sb->s_blocksize << 2;
2641         do {
2642                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2643                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2644                 offset += offset_incr;
2645                 offset_incr = offset_incr >> 1;
2646                 max = max >> 1;
2647                 i++;
2648         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2649
2650         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2651         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2652
2653         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2654         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2655         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2656         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2657         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2658         /*
2659          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2660          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2661          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2662          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2663          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2664          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2665          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2666          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2667          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2668          * which seems reasonable as a default.
2669          */
2670         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2671                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2672         /*
2673          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2674          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2675          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2676          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2677          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2678          * the stripes.
2679          */
2680         if (sbi->s_stripe > 1) {
2681                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2682                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2683         }
2684
2685         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2686         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2687                 ret = -ENOMEM;
2688                 goto out;
2689         }
2690         for_each_possible_cpu(i) {
2691                 struct ext4_locality_group *lg;
2692                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2693                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2694                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2695                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2696                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2697         }
2698
2699         /* init file for buddy data */
2700         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2701         if (ret != 0)
2702                 goto out_free_locality_groups;
2703
2704         return 0;
2705
2706 out_free_locality_groups:
2707         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2708         sbi->s_locality_groups = NULL;
2709 out:
2710         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2711         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2712         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2713         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2714         return ret;
2715 }
2716
2717 /* need to called with the ext4 group lock held */
2718 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2719 {
2720         struct ext4_prealloc_space *pa;
2721         struct list_head *cur, *tmp;
2722         int count = 0;
2723
2724         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2725                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2726                 list_del(&pa->pa_group_list);
2727                 count++;
2728                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2729         }
2730         if (count)
2731                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2732
2733 }
2734
2735 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2736 {
2737         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2738         ext4_group_t i;
2739         int num_meta_group_infos;
2740         struct ext4_group_info *grinfo, ***group_info;
2741         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2742         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2743
2744         if (sbi->s_group_info) {
2745                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2746                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2747 #ifdef DOUBLE_CHECK
2748                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2749 #endif
2750                         ext4_lock_group(sb, i);
2751                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2752                         ext4_unlock_group(sb, i);
2753                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2754                 }
2755                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2756                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2757                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2758                 rcu_read_lock();
2759                 group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
2760                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2761                         kfree(group_info[i]);
2762                 kvfree(group_info);
2763                 rcu_read_unlock();
2764         }
2765         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2766         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2767         iput(sbi->s_buddy_cache);
2768         if (sbi->s_mb_stats) {
2769                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2770                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2771                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2772                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2773                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2774                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2775                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2776                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2777                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2778                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2779                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2780                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2781                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2782                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2783                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2784                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2785                                 sbi->s_mb_generation_time);
2786                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2787                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2788                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2789                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2790         }
2791
2792         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2793
2794         return 0;
2795 }
2796
2797 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2798                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2799 {
2800         ext4_fsblk_t discard_block;
2801
2802         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2803                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2804         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2805         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2806                         (unsigned long long) discard_block, count);
2807         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2808 }
2809
2810 /*
2811  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2812  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2813  */
2814 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2815                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2816                                     int rc)
2817 {
2818         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2819         struct ext4_buddy e4b;
2820         struct ext4_group_info *db;
2821         int err, count = 0, count2 = 0;
2822
2823         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2824                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2825
2826         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2827                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2828                                          entry->efd_start_cluster,
2829                                          entry->efd_count);
2830                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2831                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2832                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2833                                  " with %d", entry->efd_group,
2834                                  entry->efd_start_cluster,
2835                                  entry->efd_count, err);
2836         }
2837
2838         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2839         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2840         BUG_ON(err != 0);
2841
2842
2843         db = e4b.bd_info;
2844         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2845         count += entry->efd_count;
2846         count2++;
2847         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2848         /* Take it out of per group rb tree */
2849         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2850         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2851
2852         /*
2853          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2854          * ext4_trim_fs can trim it.
2855          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2856          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2857          */
2858         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2859                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2860
2861         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2862                 /* No more items in the per group rb tree
2863                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2864                  */
2865                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2866                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2867         }
2868         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2869         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2870         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2871
2872         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2873 }
2874
2875 int __init ext4_init_mballoc(void)
2876 {
2877         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2878                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2879         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2880                 return -ENOMEM;
2881
2882         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2883                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2884         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2885                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2886                 return -ENOMEM;
2887         }
2888
2889         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2890                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2891         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2892                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2893                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2894                 return -ENOMEM;
2895         }
2896         return 0;
2897 }
2898
2899 void ext4_exit_mballoc(void)
2900 {
2901         /*
2902          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2903          * before destroying the slab cache.
2904          */
2905         rcu_barrier();
2906         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2907         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2908         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2909         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2910 }
2911
2912
2913 /*
2914  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2915  * Returns 0 if success or error code
2916  */
2917 static noinline_for_stack int
2918 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2919                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2920 {
2921         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2922         struct ext4_group_desc *gdp;
2923         struct buffer_head *gdp_bh;
2924         struct ext4_sb_info *sbi;
2925         struct super_block *sb;
2926         ext4_fsblk_t block;
2927         int err, len;
2928
2929         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2930         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2931
2932         sb = ac->ac_sb;
2933         sbi = EXT4_SB(sb);
2934
2935         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2936         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
2937                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
2938                 bitmap_bh = NULL;
2939                 goto out_err;
2940         }
2941
2942         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2943         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2944         if (err)
2945                 goto out_err;
2946
2947         err = -EIO;
2948         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2949         if (!gdp)
2950                 goto out_err;
2951
2952         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2953                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2954
2955         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2956         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2957         if (err)
2958                 goto out_err;
2959
2960         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2961
2962         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2963         if (!ext4_inode_block_valid(ac->ac_inode, block, len)) {
2964                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2965                            "fs metadata", block, block+len);
2966                 /* File system mounted not to panic on error
2967                  * Fix the bitmap and return EFSCORRUPTED
2968                  * We leak some of the blocks here.
2969                  */
2970                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2971                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2972                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2973                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2974                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2975                 if (!err)
2976                         err = -EFSCORRUPTED;
2977                 goto out_err;
2978         }
2979
2980         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2981 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2982         {
2983                 int i;
2984                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2985                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2986                                                 bitmap_bh->b_data));
2987                 }
2988         }
2989 #endif
2990         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2991                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2992         if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
2993             (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
2994                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2995                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2996                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2997                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2998         }
2999         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
3000         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
3001         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
3002         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
3003
3004         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3005         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
3006         /*
3007          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
3008          */
3009         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
3010                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
3011                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
3012                                    reserv_clstrs);
3013
3014         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
3015                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
3016                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
3017                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
3018                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
3019                                                   flex_group)->free_clusters);
3020         }
3021
3022         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
3023         if (err)
3024                 goto out_err;
3025         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
3026
3027 out_err:
3028         brelse(bitmap_bh);
3029         return err;
3030 }
3031
3032 /*
3033  * here we normalize request for locality group
3034  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
3035  * s_strip if we set the same via mount option.
3036  * s_mb_group_prealloc can be configured via
3037  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
3038  *
3039  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3040  */
3041 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3042 {
3043         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3044         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3045
3046         BUG_ON(lg == NULL);
3047         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3048         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
3049                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
3050 }
3051
3052 /*
3053  * Normalization means making request better in terms of
3054  * size and alignment
3055  */
3056 static noinline_for_stack void
3057 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3058                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3059 {
3060         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3061         int bsbits, max;
3062         ext4_lblk_t end;
3063         loff_t size, start_off;
3064         loff_t orig_size __maybe_unused;
3065         ext4_lblk_t start;
3066         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3067         struct ext4_prealloc_space *pa;
3068
3069         /* do normalize only data requests, metadata requests
3070            do not need preallocation */
3071         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3072                 return;
3073
3074         /* sometime caller may want exact blocks */
3075         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3076                 return;
3077
3078         /* caller may indicate that preallocation isn't
3079          * required (it's a tail, for example) */
3080         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3081                 return;
3082
3083         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3084                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3085                 return ;
3086         }
3087
3088         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3089
3090         /* first, let's learn actual file size
3091          * given current request is allocated */
3092         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3093         size = size << bsbits;
3094         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3095                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3096         orig_size = size;
3097
3098         /* max size of free chunks */
3099         max = 2 << bsbits;
3100
3101 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3102                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3103
3104         /* first, try to predict filesize */
3105         /* XXX: should this table be tunable? */
3106         start_off = 0;
3107         if (size <= 16 * 1024) {
3108                 size = 16 * 1024;
3109         } else if (size <= 32 * 1024) {
3110                 size = 32 * 1024;
3111         } else if (size <= 64 * 1024) {
3112                 size = 64 * 1024;
3113         } else if (size <= 128 * 1024) {
3114                 size = 128 * 1024;
3115         } else if (size <= 256 * 1024) {
3116                 size = 256 * 1024;
3117         } else if (size <= 512 * 1024) {
3118                 size = 512 * 1024;
3119         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3120                 size = 1024 * 1024;
3121         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3122                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3123                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3124                 size = 2 * 1024 * 1024;
3125         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3126                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3127                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3128                 size = 4 * 1024 * 1024;
3129         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3130                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3131                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3132                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3133                 size = 8 * 1024 * 1024;
3134         } else {
3135                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3136                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3137                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3138         }
3139         size = size >> bsbits;
3140         start = start_off >> bsbits;
3141
3142         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3143         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3144                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3145                 start = ar->lleft + 1;
3146         }
3147         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3148                 size -= start + size - ar->lright;
3149
3150         /*
3151          * Trim allocation request for filesystems with artificially small
3152          * groups.
3153          */
3154         if (size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb))
3155                 size = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb);
3156
3157         end = start + size;
3158
3159         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3160         rcu_read_lock();
3161         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3162                 ext4_lblk_t pa_end;
3163
3164                 if (pa->pa_deleted)
3165                         continue;
3166                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3167                 if (pa->pa_deleted) {
3168                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3169                         continue;
3170                 }
3171
3172                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3173                                                   pa->pa_len);
3174
3175                 /* PA must not overlap original request */
3176                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3177                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3178
3179                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3180                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3181                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3182                         continue;
3183                 }
3184                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3185
3186                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3187                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3188                         BUG_ON(pa_end < start);
3189                         start = pa_end;
3190                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3191                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3192                         end = pa->pa_lstart;
3193                 }
3194                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3195         }
3196         rcu_read_unlock();
3197         size = end - start;
3198
3199         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3200         rcu_read_lock();
3201         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3202                 ext4_lblk_t pa_end;
3203
3204                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3205                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3206                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3207                                                           pa->pa_len);
3208                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3209                 }
3210                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3211         }
3212         rcu_read_unlock();
3213
3214         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3215                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3216                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3217                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3218                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3219                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3220                 BUG();
3221         }
3222         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3223
3224         /* now prepare goal request */
3225
3226         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3227          * placement or satisfy big request as is */
3228         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3229         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3230
3231         /* define goal start in order to merge */
3232         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3233                 /* merge to the right */
3234                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3235                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3236                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3237                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3238         }
3239         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3240                 /* merge to the left */
3241                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3242                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3243                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3244                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3245         }
3246
3247         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3248                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3249 }
3250
3251 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3252 {
3253         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3254
3255         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3256                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3257                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3258                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3259                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3260                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3261                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3262                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3263                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3264                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3265                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3266         }
3267
3268         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3269                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3270         else
3271                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3272 }
3273
3274 /*
3275  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3276  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3277  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3278  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3279  */
3280 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3281 {
3282         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3283         struct ext4_buddy e4b;
3284         int err;
3285
3286         if (pa == NULL) {
3287                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3288                         return;
3289                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3290                 if (err) {
3291                         /*
3292                          * This should never happen since we pin the
3293                          * pages in the ext4_allocation_context so
3294                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3295                          */
3296                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3297                         return;
3298                 }
3299                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3300                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3301                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3302                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3303                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3304                 return;
3305         }
3306         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3307                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3308 }
3309
3310 /*
3311  * use blocks preallocated to inode
3312  */
3313 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3314                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3315 {
3316         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3317         ext4_fsblk_t start;
3318         ext4_fsblk_t end;
3319         int len;
3320
3321         /* found preallocated blocks, use them */
3322         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3323         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3324                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3325         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3326         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3327                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3328         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3329         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3330         ac->ac_pa = pa;
3331
3332         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3333         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3334         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3335         pa->pa_free -= len;
3336
3337         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3338 }
3339
3340 /*
3341  * use blocks preallocated to locality group
3342  */
3343 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3344                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3345 {
3346         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3347
3348         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3349                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3350                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3351         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3352         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3353         ac->ac_pa = pa;
3354
3355         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3356          * possible race when the group is being loaded concurrently
3357          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3358          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3359          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3360          */
3361         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3362 }
3363
3364 /*
3365  * Return the prealloc space that have minimal distance
3366  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3367  * space that is having currently known minimal distance
3368  * from the goal block.
3369  */
3370 static struct ext4_prealloc_space *
3371 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3372                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3373                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3374 {
3375         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3376
3377         if (cpa == NULL) {
3378                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3379                 return pa;
3380         }
3381         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3382         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3383
3384         if (cur_distance <= new_distance)
3385                 return cpa;
3386
3387         /* drop the previous reference */
3388         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3389         atomic_inc(&pa->pa_count);
3390         return pa;
3391 }
3392
3393 /*
3394  * search goal blocks in preallocated space
3395  */
3396 static noinline_for_stack int
3397 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3398 {
3399         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3400         int order, i;
3401         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3402         struct ext4_locality_group *lg;
3403         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3404         ext4_fsblk_t goal_block;
3405
3406         /* only data can be preallocated */
3407         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3408                 return 0;
3409
3410         /* first, try per-file preallocation */
3411         rcu_read_lock();
3412         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3413
3414                 /* all fields in this condition don't change,
3415                  * so we can skip locking for them */
3416                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3417                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3418                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3419                         continue;
3420
3421                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3422                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3423                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3424                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3425                         continue;
3426
3427                 /* found preallocated blocks, use them */
3428                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3429                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3430                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3431                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3432                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3433                         ac->ac_criteria = 10;
3434                         rcu_read_unlock();
3435                         return 1;
3436                 }
3437                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3438         }
3439         rcu_read_unlock();
3440
3441         /* can we use group allocation? */
3442         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3443                 return 0;
3444
3445         /* inode may have no locality group for some reason */
3446         lg = ac->ac_lg;
3447         if (lg == NULL)
3448                 return 0;
3449         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3450         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3451                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3452                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3453
3454         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3455         /*
3456          * search for the prealloc space that is having
3457          * minimal distance from the goal block.
3458          */
3459         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3460                 rcu_read_lock();
3461                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3462                                         pa_inode_list) {
3463                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3464                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3465                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3466
3467                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3468                                                                 pa, cpa);
3469                         }
3470                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3471                 }
3472                 rcu_read_unlock();
3473         }
3474         if (cpa) {
3475                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3476                 ac->ac_criteria = 20;
3477                 return 1;
3478         }
3479         return 0;
3480 }
3481
3482 /*
3483  * the function goes through all block freed in the group
3484  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3485  * buddy must be generated from this bitmap
3486  * Need to be called with the ext4 group lock held
3487  */
3488 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3489                                                 ext4_group_t group)
3490 {
3491         struct rb_node *n;
3492         struct ext4_group_info *grp;
3493         struct ext4_free_data *entry;
3494
3495         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3496         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3497
3498         while (n) {
3499                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3500                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3501                 n = rb_next(n);
3502         }
3503         return;
3504 }
3505
3506 /*
3507  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3508  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3509  * Need to be called with ext4 group lock held
3510  */
3511 static noinline_for_stack
3512 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3513                                         ext4_group_t group)
3514 {
3515         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3516         struct ext4_prealloc_space *pa;
3517         struct list_head *cur;
3518         ext4_group_t groupnr;
3519         ext4_grpblk_t start;
3520         int preallocated = 0;
3521         int len;
3522
3523         /* all form of preallocation discards first load group,
3524          * so the only competing code is preallocation use.
3525          * we don't need any locking here
3526          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3527          * otherwise we could leave used blocks available for
3528          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3529          * is dropping preallocation
3530          */
3531         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3532                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3533                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3534                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3535                                              &groupnr, &start);
3536                 len = pa->pa_len;
3537                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3538                 if (unlikely(len == 0))
3539                         continue;
3540                 BUG_ON(groupnr != group);
3541                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3542                 preallocated += len;
3543         }
3544         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3545 }
3546
3547 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3548 {
3549         struct ext4_prealloc_space *pa;
3550         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3551
3552         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3553         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3554         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3555 }
3556
3557 /*
3558  * drops a reference to preallocated space descriptor
3559  * if this was the last reference and the space is consumed
3560  */
3561 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3562                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3563 {
3564         ext4_group_t grp;
3565         ext4_fsblk_t grp_blk;
3566
3567         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3568         spin_lock(&pa->pa_lock);
3569         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3570                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3571                 return;
3572         }
3573
3574         if (pa->pa_deleted == 1) {
3575                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3576                 return;
3577         }
3578
3579         pa->pa_deleted = 1;
3580         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3581
3582         grp_blk = pa->pa_pstart;
3583         /*
3584          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3585          * next group when pa is used up
3586          */
3587         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3588                 grp_blk--;
3589
3590         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3591
3592         /*
3593          * possible race:
3594          *
3595          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3596          *                                      find block B in PA
3597          *  copy on-disk bitmap to buddy
3598          *                                      mark B in on-disk bitmap
3599          *                                      drop PA from group
3600          *  mark all PAs in buddy
3601          *
3602          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3603          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3604          * against that pair
3605          */
3606         ext4_lock_group(sb, grp);
3607         list_del(&pa->pa_group_list);
3608         ext4_unlock_group(sb, grp);
3609
3610         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3611         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3612         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3613
3614         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3615 }
3616
3617 /*
3618  * creates new preallocated space for given inode
3619  */
3620 static noinline_for_stack int
3621 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3622 {
3623         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3624         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3625         struct ext4_prealloc_space *pa;
3626         struct ext4_group_info *grp;
3627         struct ext4_inode_info *ei;
3628
3629         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3630         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3631         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3632         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3633
3634         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3635         if (pa == NULL)
3636                 return -ENOMEM;
3637
3638         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3639                 int winl;
3640                 int wins;
3641                 int win;
3642                 int offs;
3643
3644                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3645                  * so, found space must get proper lstart
3646                  * to cover original request */
3647                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3648                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3649
3650                 /* we're limited by original request in that
3651                  * logical block must be covered any way
3652                  * winl is window we can move our chunk within */
3653                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3654
3655                 /* also, we should cover whole original request */
3656                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3657
3658                 /* the smallest one defines real window */
3659                 win = min(winl, wins);
3660
3661                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3662                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3663                 if (offs && offs < win)
3664                         win = offs;
3665
3666                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3667                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3668                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3669                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3670         }
3671
3672         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3673          * allocated blocks for history */
3674         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3675
3676         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3677         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3678         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3679         pa->pa_free = pa->pa_len;
3680         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3681         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3682         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3683         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3684         pa->pa_deleted = 0;
3685         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3686
3687         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3688                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3689         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3690
3691         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3692         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3693
3694         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3695         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3696
3697         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3698         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3699
3700         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3701         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3702         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3703
3704         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3705         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3706         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3707
3708         return 0;
3709 }
3710
3711 /*
3712  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3713  */
3714 static noinline_for_stack int
3715 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3716 {
3717         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3718         struct ext4_locality_group *lg;
3719         struct ext4_prealloc_space *pa;
3720         struct ext4_group_info *grp;
3721
3722         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3723         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3724         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3725         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3726
3727         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3728         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3729         if (pa == NULL)
3730                 return -ENOMEM;
3731
3732         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3733          * allocated blocks for history */
3734         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3735
3736         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3737         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3738         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3739         pa->pa_free = pa->pa_len;
3740         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3741         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3742         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3743         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3744         pa->pa_deleted = 0;
3745         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3746
3747         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3748                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3749         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3750
3751         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3752         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3753
3754         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3755         lg = ac->ac_lg;
3756         BUG_ON(lg == NULL);
3757
3758         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3759         pa->pa_inode = NULL;
3760
3761         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3762         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3763         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3764
3765         /*
3766          * We will later add the new pa to the right bucket
3767          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3768          */
3769         return 0;
3770 }
3771
3772 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3773 {
3774         int err;
3775
3776         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3777                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3778         else
3779                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3780         return err;
3781 }
3782
3783 /*
3784  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3785  * in-core bitmap and buddy.
3786  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3787  * nobody else can find/use it.
3788  * the caller MUST hold group/inode locks.
3789  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3790  */
3791 static noinline_for_stack int
3792 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3793                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3794 {
3795         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3796         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3797         unsigned int end;
3798         unsigned int next;
3799         ext4_group_t group;
3800         ext4_grpblk_t bit;
3801         unsigned long long grp_blk_start;
3802         int err = 0;
3803         int free = 0;
3804
3805         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3806         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3807         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3808         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3809         end = bit + pa->pa_len;
3810
3811         while (bit < end) {
3812                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3813                 if (bit >= end)
3814                         break;
3815                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3816                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3817                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3818                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3819                 free += next - bit;
3820
3821                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3822                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3823                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3824                                                next - bit);
3825                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3826                 bit = next + 1;
3827         }
3828         if (free != pa->pa_free) {
3829                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3830                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3831                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3832                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3833                          (unsigned long) pa->pa_len);
3834                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3835                                         free, pa->pa_free);
3836                 /*
3837                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3838                  * from the bitmap and continue.
3839                  */
3840         }
3841         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3842
3843         return err;
3844 }
3845
3846 static noinline_for_stack int
3847 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3848                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3849 {
3850         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3851         ext4_group_t group;
3852         ext4_grpblk_t bit;
3853
3854         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3855         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3856         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3857         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3858         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3859         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3860         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3861
3862         return 0;
3863 }
3864
3865 /*
3866  * releases all preallocations in given group
3867  *
3868  * first, we need to decide discard policy:
3869  * - when do we discard
3870  *   1) ENOSPC
3871  * - how many do we discard
3872  *   1) how many requested
3873  */
3874 static noinline_for_stack int
3875 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3876                                         ext4_group_t group, int needed)
3877 {
3878         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3879         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3880         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3881         struct list_head list;
3882         struct ext4_buddy e4b;
3883         int err;
3884         int busy = 0;
3885         int free = 0;
3886
3887         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3888
3889         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3890                 return 0;
3891
3892         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3893         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3894                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3895                 ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
3896                            err, group);
3897                 return 0;
3898         }
3899
3900         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3901         if (err) {
3902                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
3903                              err, group);
3904                 put_bh(bitmap_bh);
3905                 return 0;
3906         }
3907
3908         if (needed == 0)
3909                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3910
3911         INIT_LIST_HEAD(&list);
3912 repeat:
3913         ext4_lock_group(sb, group);
3914         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3915                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3916                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3917                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3918                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3919                         busy = 1;
3920                         continue;
3921                 }
3922                 if (pa->pa_deleted) {
3923                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3924                         continue;
3925                 }
3926
3927                 /* seems this one can be freed ... */
3928                 pa->pa_deleted = 1;
3929
3930                 /* we can trust pa_free ... */
3931                 free += pa->pa_free;
3932
3933                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3934
3935                 list_del(&pa->pa_group_list);
3936                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3937         }
3938
3939         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3940         if (free < needed && busy) {
3941                 busy = 0;
3942                 ext4_unlock_group(sb, group);
3943                 cond_resched();
3944                 goto repeat;
3945         }
3946
3947         /* found anything to free? */
3948         if (list_empty(&list)) {
3949                 BUG_ON(free != 0);
3950                 goto out;
3951         }
3952
3953         /* now free all selected PAs */
3954         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3955
3956                 /* remove from object (inode or locality group) */
3957                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3958                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3959                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3960
3961                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3962                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3963                 else
3964                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3965
3966                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3967                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3968         }
3969
3970 out:
3971         ext4_unlock_group(sb, group);
3972         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3973         put_bh(bitmap_bh);
3974         return free;
3975 }
3976
3977 /*
3978  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3979  *
3980  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3981  * We don't want another block to be served from the prealloc
3982  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3983  *
3984  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3985  */
3986 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3987 {
3988         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3989         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3990         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3991         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3992         ext4_group_t group = 0;
3993         struct list_head list;
3994         struct ext4_buddy e4b;
3995         int err;
3996
3997         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3998                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3999                 return;
4000         }
4001
4002         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
4003         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
4004
4005         INIT_LIST_HEAD(&list);
4006
4007 repeat:
4008         /* first, collect all pa's in the inode */
4009         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
4010         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
4011                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
4012                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
4013                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
4014                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4015                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4016                         /* this shouldn't happen often - nobody should
4017                          * use preallocation while we're discarding it */
4018                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4019                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4020                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
4021                                  "uh-oh! used pa while discarding");
4022                         WARN_ON(1);
4023                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4024                         goto repeat;
4025
4026                 }
4027                 if (pa->pa_deleted == 0) {
4028                         pa->pa_deleted = 1;
4029                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4030                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4031                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
4032                         continue;
4033                 }
4034
4035                 /* someone is deleting pa right now */
4036                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4037                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4038
4039                 /* we have to wait here because pa_deleted
4040                  * doesn't mean pa is already unlinked from
4041                  * the list. as we might be called from
4042                  * ->clear_inode() the inode will get freed
4043                  * and concurrent thread which is unlinking
4044                  * pa from inode's list may access already
4045                  * freed memory, bad-bad-bad */
4046
4047                 /* XXX: if this happens too often, we can
4048                  * add a flag to force wait only in case
4049                  * of ->clear_inode(), but not in case of
4050                  * regular truncate */
4051                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4052                 goto repeat;
4053         }
4054         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4055
4056         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4057                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4058                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4059
4060                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4061                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4062                 if (err) {
4063                         ext4_error(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
4064                                    err, group);
4065                         continue;
4066                 }
4067
4068                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4069                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4070                         err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4071                         ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
4072                                         err, group);
4073                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4074                         continue;
4075                 }
4076
4077                 ext4_lock_group(sb, group);
4078                 list_del(&pa->pa_group_list);
4079                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4080                 ext4_unlock_group(sb, group);
4081
4082                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4083                 put_bh(bitmap_bh);
4084
4085                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4086                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4087         }
4088 }
4089
4090 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4091 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4092 {
4093         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4094         ext4_group_t ngroups, i;
4095
4096         if (!ext4_mballoc_debug ||
4097             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4098                 return;
4099
4100         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4101                         " Allocation context details:");
4102         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4103                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4104         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4105                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4106                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4107                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4108                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4109                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4110                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4111                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4112                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4113                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4114                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4115                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4116                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4117                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4118                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4119                         (int)ac->ac_criteria);
4120         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4121         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4122         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4123         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4124                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4125                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4126                 ext4_grpblk_t start;
4127                 struct list_head *cur;
4128                 ext4_lock_group(sb, i);
4129                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4130                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4131                                         pa_group_list);
4132                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4133                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4134                                                      NULL, &start);
4135                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4136                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4137                                start, pa->pa_len);
4138                 }
4139                 ext4_unlock_group(sb, i);
4140
4141                 if (grp->bb_free == 0)
4142                         continue;
4143                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4144                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4145         }
4146         printk(KERN_ERR "\n");
4147 }
4148 #else
4149 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4150 {
4151         return;
4152 }
4153 #endif
4154
4155 /*
4156  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4157  * file is determined by the current size or the resulting size after
4158  * allocation which ever is larger
4159  *
4160  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4161  */
4162 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4163 {
4164         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4165         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4166         loff_t size, isize;
4167
4168         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4169                 return;
4170
4171         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4172                 return;
4173
4174         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4175         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4176                 >> bsbits;
4177
4178         if ((size == isize) &&
4179             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4180             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4181                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4182                 return;
4183         }
4184
4185         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4186                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4187                 return;
4188         }
4189
4190         /* don't use group allocation for large files */
4191         size = max(size, isize);
4192         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4193                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4194                 return;
4195         }
4196
4197         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4198         /*
4199          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4200          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4201          * request from multiple CPUs.
4202          */
4203         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4204
4205         /* we're going to use group allocation */
4206         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4207
4208         /* serialize all allocations in the group */
4209         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4210 }
4211
4212 static noinline_for_stack int
4213 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4214                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4215 {
4216         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4217         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4218         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4219         ext4_group_t group;
4220         unsigned int len;
4221         ext4_fsblk_t goal;
4222         ext4_grpblk_t block;
4223
4224         /* we can't allocate > group size */
4225         len = ar->len;
4226
4227         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4228         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4229                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4230
4231         /* start searching from the goal */
4232         goal = ar->goal;
4233         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4234                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4235                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4236         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4237
4238         /* set up allocation goals */
4239         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4240         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4241         ac->ac_sb = sb;
4242         ac->ac_inode = ar->inode;
4243         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4244         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4245         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4246         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4247         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4248         ac->ac_flags = ar->flags;
4249
4250         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4251          * locality group. this is a policy, actually */
4252         ext4_mb_group_or_file(ac);
4253
4254         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4255                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4256                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4257                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4258                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4259                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4260                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4261         return 0;
4262
4263 }
4264
4265 static noinline_for_stack void
4266 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4267                                         struct ext4_locality_group *lg,
4268                                         int order, int total_entries)
4269 {
4270         ext4_group_t group = 0;
4271         struct ext4_buddy e4b;
4272         struct list_head discard_list;
4273         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4274
4275         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4276
4277         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4278
4279         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4280         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4281                                                 pa_inode_list) {
4282                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4283                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4284                         /*
4285                          * This is the pa that we just used
4286                          * for block allocation. So don't
4287                          * free that
4288                          */
4289                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4290                         continue;
4291                 }
4292                 if (pa->pa_deleted) {
4293                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4294                         continue;
4295                 }
4296                 /* only lg prealloc space */
4297                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4298
4299                 /* seems this one can be freed ... */
4300                 pa->pa_deleted = 1;
4301                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4302
4303                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4304                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4305
4306                 total_entries--;
4307                 if (total_entries <= 5) {
4308                         /*
4309                          * we want to keep only 5 entries
4310                          * allowing it to grow to 8. This
4311                          * mak sure we don't call discard
4312                          * soon for this list.
4313                          */
4314                         break;
4315                 }
4316         }
4317         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4318
4319         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4320                 int err;
4321
4322                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4323                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4324                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4325                 if (err) {
4326                         ext4_error(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
4327                                    err, group);
4328                         continue;
4329                 }
4330                 ext4_lock_group(sb, group);
4331                 list_del(&pa->pa_group_list);
4332                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4333                 ext4_unlock_group(sb, group);
4334
4335                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4336                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4337                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4338         }
4339 }
4340
4341 /*
4342  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4343  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4344  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4345  *
4346  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4347  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4348  */
4349
4350 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4351 {
4352         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4353         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4354         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4355         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4356
4357         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4358         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4359                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4360                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4361         /* Add the prealloc space to lg */
4362         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4363         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4364                                                 pa_inode_list) {
4365                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4366                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4367                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4368                         continue;
4369                 }
4370                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4371                         /* Add to the tail of the previous entry */
4372                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4373                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4374                         added = 1;
4375                         /*
4376                          * we want to count the total
4377                          * number of entries in the list
4378                          */
4379                 }
4380                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4381                 lg_prealloc_count++;
4382         }
4383         if (!added)
4384                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4385                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4386         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4387
4388         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4389         if (lg_prealloc_count > 8) {
4390                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4391                                                   order, lg_prealloc_count);
4392                 return;
4393         }
4394         return ;
4395 }
4396
4397 /*
4398  * release all resource we used in allocation
4399  */
4400 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4401 {
4402         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4403         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4404         if (pa) {
4405                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4406                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4407                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4408                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4409                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4410                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4411                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4412                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4413                 }
4414         }
4415         if (pa) {
4416                 /*
4417                  * We want to add the pa to the right bucket.
4418                  * Remove it from the list and while adding
4419                  * make sure the list to which we are adding
4420                  * doesn't grow big.
4421                  */
4422                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4423                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4424                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4425                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4426                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4427                 }
4428                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4429         }
4430         if (ac->ac_bitmap_page)
4431                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4432         if (ac->ac_buddy_page)
4433                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4434         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4435                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4436         ext4_mb_collect_stats(ac);
4437         return 0;
4438 }
4439
4440 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4441 {
4442         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4443         int ret;
4444         int freed = 0;
4445
4446         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4447         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4448                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4449                 freed += ret;
4450                 needed -= ret;
4451         }
4452
4453         return freed;
4454 }
4455
4456 /*
4457  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4458  * it tries to use preallocation first, then falls back
4459  * to usual allocation
4460  */
4461 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4462                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4463 {
4464         int freed;
4465         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4466         struct ext4_sb_info *sbi;
4467         struct super_block *sb;
4468         ext4_fsblk_t block = 0;
4469         unsigned int inquota = 0;
4470         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4471
4472         might_sleep();
4473         sb = ar->inode->i_sb;
4474         sbi = EXT4_SB(sb);
4475
4476         trace_ext4_request_blocks(ar);
4477
4478         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4479         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4480                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4481
4482         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4483                 /* Without delayed allocation we need to verify
4484                  * there is enough free blocks to do block allocation
4485                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4486                  */
4487                 while (ar->len &&
4488                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4489
4490                         /* let others to free the space */
4491                         cond_resched();
4492                         ar->len = ar->len >> 1;
4493                 }
4494                 if (!ar->len) {
4495                         *errp = -ENOSPC;
4496                         return 0;
4497                 }
4498                 reserv_clstrs = ar->len;
4499                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4500                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4501                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4502                 } else {
4503                         while (ar->len &&
4504                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4505                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4506
4507                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4508                                 ar->len--;
4509                         }
4510                 }
4511                 inquota = ar->len;
4512                 if (ar->len == 0) {
4513                         *errp = -EDQUOT;
4514                         goto out;
4515                 }
4516         }
4517
4518         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4519         if (!ac) {
4520                 ar->len = 0;
4521                 *errp = -ENOMEM;
4522                 goto out;
4523         }
4524
4525         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4526         if (*errp) {
4527                 ar->len = 0;
4528                 goto out;
4529         }
4530
4531         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4532         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4533                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4534                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4535 repeat:
4536                 /* allocate space in core */
4537                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4538                 if (*errp)
4539                         goto discard_and_exit;
4540
4541                 /* as we've just preallocated more space than
4542                  * user requested originally, we store allocated
4543                  * space in a special descriptor */
4544                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4545                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4546                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4547                 if (*errp) {
4548                 discard_and_exit:
4549                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4550                         goto errout;
4551                 }
4552         }
4553         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4554                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4555                 if (*errp) {
4556                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4557                         goto errout;
4558                 } else {
4559                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4560                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4561                 }
4562         } else {
4563                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4564                 if (freed)
4565                         goto repeat;
4566                 *errp = -ENOSPC;
4567         }
4568
4569 errout:
4570         if (*errp) {
4571                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4572                 ar->len = 0;
4573                 ext4_mb_show_ac(ac);
4574         }
4575         ext4_mb_release_context(ac);
4576 out:
4577         if (ac)
4578                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4579         if (inquota && ar->len < inquota)
4580                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4581         if (!ar->len) {
4582                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4583                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4584                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4585                                                 reserv_clstrs);
4586         }
4587
4588         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4589
4590         return block;
4591 }
4592
4593 /*
4594  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4595  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4596  * AND the blocks are associated with the same group.
4597  */
4598 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4599                         struct ext4_free_data *entry2)
4600 {
4601         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4602             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4603             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4604                 return 1;
4605         return 0;
4606 }
4607
4608 static noinline_for_stack int
4609 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4610                       struct ext4_free_data *new_entry)
4611 {
4612         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4613         ext4_grpblk_t cluster;
4614         struct ext4_free_data *entry;
4615         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4616         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4617         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4618         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4619         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4620
4621         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4622         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4623         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4624
4625         new_node = &new_entry->efd_node;
4626         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4627
4628         if (!*n) {
4629                 /* first free block exent. We need to
4630                    protect buddy cache from being freed,
4631                  * otherwise we'll refresh it from
4632                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4633                  * blocks */
4634                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4635                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4636         }
4637         while (*n) {
4638                 parent = *n;
4639                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4640                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4641                         n = &(*n)->rb_left;
4642                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4643                         n = &(*n)->rb_right;
4644                 else {
4645                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4646                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4647                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4648                                 "Block already on to-be-freed list");
4649                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, new_entry);
4650                         return 0;
4651                 }
4652         }
4653
4654         rb_link_node(new_node, parent, n);
4655         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4656
4657         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4658         node = rb_prev(new_node);
4659         if (node) {
4660                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4661                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4662                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4663                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4664                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4665                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4666                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4667                 }
4668         }
4669
4670         node = rb_next(new_node);
4671         if (node) {
4672                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4673                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4674                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4675                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4676                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4677                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4678                 }
4679         }
4680         /* Add the extent to transaction's private list */
4681         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4682                                   &new_entry->efd_jce);
4683         return 0;
4684 }
4685
4686 /**
4687  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4688  * @handle:             handle for this transaction
4689  * @inode:              inode
4690  * @block:              start physical block to free
4691  * @count:              number of blocks to count
4692  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4693  */
4694 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4695                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4696                       unsigned long count, int flags)
4697 {
4698         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4699         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4700         struct ext4_group_desc *gdp;
4701         unsigned int overflow;
4702         ext4_grpblk_t bit;
4703         struct buffer_head *gd_bh;
4704         ext4_group_t block_group;
4705         struct ext4_sb_info *sbi;
4706         struct ext4_buddy e4b;
4707         unsigned int count_clusters;
4708         int err = 0;
4709         int ret;
4710
4711         might_sleep();
4712         if (bh) {
4713                 if (block)
4714                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4715                 else
4716                         block = bh->b_blocknr;
4717         }
4718
4719         sbi = EXT4_SB(sb);
4720         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4721             !ext4_inode_block_valid(inode, block, count)) {
4722                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4723                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4724                 goto error_return;
4725         }
4726
4727         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4728         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4729
4730         if (bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4731                 BUG_ON(count > 1);
4732
4733                 ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4734                             inode, bh, block);
4735         }
4736
4737         /*
4738          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4739          * after the transaction is committed, which we can do by
4740          * treating the block as metadata, below.  We make an
4741          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4742          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4743          */
4744         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4745                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4746
4747         /*
4748          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4749          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4750          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4751          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4752          * requested to avoid doing so.
4753          */
4754         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4755         if (overflow) {
4756                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4757                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4758                         block += overflow;
4759                         if (count > overflow)
4760                                 count -= overflow;
4761                         else
4762                                 return;
4763                 } else {
4764                         block -= overflow;
4765                         count += overflow;
4766                 }
4767         }
4768         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4769         if (overflow) {
4770                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4771                         if (count > overflow)
4772                                 count -= overflow;
4773                         else
4774                                 return;
4775                 } else
4776                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4777         }
4778
4779         if (!bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4780                 int i;
4781
4782                 for (i = 0; i < count; i++) {
4783                         cond_resched();
4784                         bh = sb_find_get_block(inode->i_sb, block + i);
4785                         if (!bh)
4786                                 continue;
4787                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4788                                     inode, bh, block + i);
4789                 }
4790         }
4791
4792 do_more:
4793         overflow = 0;
4794         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4795
4796         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4797                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4798                 return;
4799
4800         /*
4801          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4802          * boundary.
4803          */
4804         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4805                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4806                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4807                 count -= overflow;
4808         }
4809         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4810         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4811         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4812                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4813                 bitmap_bh = NULL;
4814                 goto error_return;
4815         }
4816         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4817         if (!gdp) {
4818                 err = -EIO;
4819                 goto error_return;
4820         }
4821
4822         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4823             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4824             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4825                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4826             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4827                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4828
4829                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4830                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4831                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4832                 goto error_return;
4833         }
4834
4835         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4836         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4837         if (err)
4838                 goto error_return;
4839
4840         /*
4841          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4842          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4843          * using it
4844          */
4845         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4846         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4847         if (err)
4848                 goto error_return;
4849 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4850         {
4851                 int i;
4852                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4853                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4854         }
4855 #endif
4856         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4857
4858         /* __GFP_NOFAIL: retry infinitely, ignore TIF_MEMDIE and memcg limit. */
4859         err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, block_group, &e4b,
4860                                      GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4861         if (err)
4862                 goto error_return;
4863
4864         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4865                 struct ext4_free_data *new_entry;
4866                 /*
4867                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4868                  * be used until this transaction is committed
4869                  *
4870                  * We use __GFP_NOFAIL because ext4_free_blocks() is not allowed
4871                  * to fail.
4872                  */
4873                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep,
4874                                 GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4875                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4876                 new_entry->efd_group = block_group;
4877                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4878                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4879
4880                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4881                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4882                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4883         } else {
4884                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4885                  * with group lock held. generate_buddy look at
4886                  * them with group lock_held
4887                  */
4888                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4889                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4890                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4891                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4892                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4893                                          " with %d", block_group, bit, count,
4894                                          err);
4895                 } else
4896                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4897
4898                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4899                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4900                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4901         }
4902
4903         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4904         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4905         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4906         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4907         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4908
4909         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4910                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4911                 atomic64_add(count_clusters,
4912                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
4913                                                   flex_group)->free_clusters);
4914         }
4915
4916         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4917                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4918         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4919
4920         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4921
4922         /* We dirtied the bitmap block */
4923         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4924         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4925
4926         /* And the group descriptor block */
4927         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4928         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4929         if (!err)
4930                 err = ret;
4931
4932         if (overflow && !err) {
4933                 block += count;
4934                 count = overflow;
4935                 put_bh(bitmap_bh);
4936                 goto do_more;
4937         }
4938 error_return:
4939         brelse(bitmap_bh);
4940         ext4_std_error(sb, err);
4941         return;
4942 }
4943
4944 /**
4945  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4946  * @handle:                     handle to this transaction
4947  * @sb:                         super block
4948  * @block:                      start physical block to add to the block group
4949  * @count:                      number of blocks to free
4950  *
4951  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4952  */
4953 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4954                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4955 {
4956         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4957         struct buffer_head *gd_bh;
4958         ext4_group_t block_group;
4959         ext4_grpblk_t bit;
4960         unsigned int i;
4961         struct ext4_group_desc *desc;
4962         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4963         struct ext4_buddy e4b;
4964         int err = 0, ret, blk_free_count;
4965         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4966
4967         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4968
4969         if (count == 0)
4970                 return 0;
4971
4972         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4973         /*
4974          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4975          * boundary.
4976          */
4977         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4978                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4979                              block_group);
4980                 err = -EINVAL;
4981                 goto error_return;
4982         }
4983
4984         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4985         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4986                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4987                 bitmap_bh = NULL;
4988                 goto error_return;
4989         }
4990
4991         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4992         if (!desc) {
4993                 err = -EIO;
4994                 goto error_return;
4995         }
4996
4997         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4998             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4999             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
5000             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
5001                      sbi->s_itb_per_group)) {
5002                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
5003                            "Block = %llu, count = %lu",
5004                            block, count);
5005                 err = -EINVAL;
5006                 goto error_return;
5007         }
5008
5009         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
5010         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
5011         if (err)
5012                 goto error_return;
5013
5014         /*
5015          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
5016          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
5017          * using it
5018          */
5019         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
5020         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
5021         if (err)
5022                 goto error_return;
5023
5024         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
5025                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
5026                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
5027                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
5028                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
5029                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
5030                 } else {
5031                         blocks_freed++;
5032                 }
5033         }
5034
5035         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
5036         if (err)
5037                 goto error_return;
5038
5039         /*
5040          * need to update group_info->bb_free and bitmap
5041          * with group lock held. generate_buddy look at
5042          * them with group lock_held
5043          */
5044         ext4_lock_group(sb, block_group);
5045         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
5046         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
5047         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
5048         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
5049         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
5050         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
5051         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5052         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
5053                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
5054
5055         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5056                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
5057                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
5058                              &sbi_array_rcu_deref(sbi, s_flex_groups,
5059                                                   flex_group)->free_clusters);
5060         }
5061
5062         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5063
5064         /* We dirtied the bitmap block */
5065         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5066         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5067
5068         /* And the group descriptor block */
5069         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5070         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5071         if (!err)
5072                 err = ret;
5073
5074 error_return:
5075         brelse(bitmap_bh);
5076         ext4_std_error(sb, err);
5077         return err;
5078 }
5079
5080 /**
5081  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5082  * @sb:         super block for the file system
5083  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5084  * @count:      number of blocks to TRIM
5085  * @group:      alloc. group we are working with
5086  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5087  *
5088  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5089  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5090  * be called with under the group lock.
5091  */
5092 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5093                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5094 __releases(bitlock)
5095 __acquires(bitlock)
5096 {
5097         struct ext4_free_extent ex;
5098         int ret = 0;
5099
5100         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5101
5102         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5103
5104         ex.fe_start = start;
5105         ex.fe_group = group;
5106         ex.fe_len = count;
5107
5108         /*
5109          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5110          * being trimmed.
5111          */
5112         mb_mark_used(e4b, &ex);
5113         ext4_unlock_group(sb, group);
5114         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
5115         ext4_lock_group(sb, group);
5116         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5117         return ret;
5118 }
5119
5120 /**
5121  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5122  * @sb:                 super block for file system
5123  * @group:              group to be trimmed
5124  * @start:              first group block to examine
5125  * @max:                last group block to examine
5126  * @minblocks:          minimum extent block count
5127  *
5128  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5129  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5130  * the extent.
5131  *
5132  *
5133  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5134  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5135  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5136  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5137  */
5138 static ext4_grpblk_t
5139 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5140                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5141                    ext4_grpblk_t minblocks)
5142 {
5143         void *bitmap;
5144         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5145         struct ext4_buddy e4b;
5146         int ret = 0;
5147
5148         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5149
5150         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5151         if (ret) {
5152                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
5153                              ret, group);
5154                 return ret;
5155         }
5156         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5157
5158         ext4_lock_group(sb, group);
5159         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5160             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5161                 goto out;
5162
5163         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5164                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5165
5166         while (start <= max) {
5167                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5168                 if (start > max)
5169                         break;
5170                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5171
5172                 if ((next - start) >= minblocks) {
5173                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5174                                                next - start, group, &e4b);
5175                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5176                                 break;
5177                         ret = 0;
5178                         count += next - start;
5179                 }
5180                 free_count += next - start;
5181                 start = next + 1;
5182
5183                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5184                         count = -ERESTARTSYS;
5185                         break;
5186                 }
5187
5188                 if (need_resched()) {
5189                         ext4_unlock_group(sb, group);
5190                         cond_resched();
5191                         ext4_lock_group(sb, group);
5192                 }
5193
5194                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5195                         break;
5196         }
5197
5198         if (!ret) {
5199                 ret = count;
5200                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5201         }
5202 out:
5203         ext4_unlock_group(sb, group);
5204         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5205
5206         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5207                 count, group);
5208
5209         return ret;
5210 }
5211
5212 /**
5213  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5214  * @sb:                 superblock for filesystem
5215  * @range:              fstrim_range structure
5216  *
5217  * start:       First Byte to trim
5218  * len:         number of Bytes to trim from start
5219  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5220  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5221  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5222  * is invoked to trim all free space.
5223  */
5224 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5225 {
5226         struct ext4_group_info *grp;
5227         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5228         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5229         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5230         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5231                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5232         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5233         int ret = 0;
5234
5235         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5236         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5237         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5238                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5239
5240         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5241             start >= max_blks ||
5242             range->len < sb->s_blocksize)
5243                 return -EINVAL;
5244         if (end >= max_blks)
5245                 end = max_blks - 1;
5246         if (end <= first_data_blk)
5247                 goto out;
5248         if (start < first_data_blk)
5249                 start = first_data_blk;
5250
5251         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5252         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5253                                      &first_group, &first_cluster);
5254         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5255                                      &last_group, &last_cluster);
5256
5257         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5258         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5259
5260         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5261                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5262                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5263                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5264                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS);
5265                         if (ret)
5266                                 break;
5267                 }
5268
5269                 /*
5270                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5271                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5272                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5273                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5274                  */
5275                 if (group == last_group)
5276                         end = last_cluster;
5277
5278                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5279                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5280                                                 end, minlen);
5281                         if (cnt < 0) {
5282                                 ret = cnt;
5283                                 break;
5284                         }
5285                         trimmed += cnt;
5286                 }
5287
5288                 /*
5289                  * For every group except the first one, we are sure
5290                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5291                  */
5292                 first_cluster = 0;
5293         }
5294
5295         if (!ret)
5296                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5297
5298 out:
5299         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5300         return ret;
5301 }