]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - fs/ext4/mballoc.c
04766d9a29cd66dd74166a5c1243c2c29405382f
[~andy/linux] / 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 <trace/events/ext4.h>
30
31 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
32 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
33
34 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
35 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
36 #endif
37
38 /*
39  * MUSTDO:
40  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
41  *   - search for metadata in few groups
42  *
43  * TODO v4:
44  *   - normalization should take into account whether file is still open
45  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
46  *   - don't normalize tails
47  *   - quota
48  *   - reservation for superuser
49  *
50  * TODO v3:
51  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
52  *   - track min/max extents in each group for better group selection
53  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
54  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
55  *   - error handling
56  */
57
58 /*
59  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
60  * near to the goal(block) value specified.
61  *
62  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
63  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
64  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
65  * would have after allocation, or the current file size, which ever
66  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
67  * select to use the group preallocation. The default value of
68  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
69  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
70  * terms of number of blocks.
71  *
72  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
73  * ensure that we have small files closer together on the disk.
74  *
75  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
76  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
77  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
78  * represented as:
79  *
80  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
81  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
82  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
83  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
84  *
85  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
86  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
87  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
88  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
89  *
90  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
91  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
92  * pa_free.
93  *
94  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
95  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
96  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
97  *
98  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
99  *
100  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
101  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
102  *
103  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
104  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
105  *
106  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
107  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
108  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
109  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
110  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
111  * we can access them through the page cache. The information regarding
112  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
113  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
114  * inode as:
115  *
116  *  {                        page                        }
117  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
118  *
119  *
120  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
121  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
122  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
123  * which is blocks_per_page/2
124  *
125  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
126  * away when the filesystem is unmounted.
127  *
128  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
129  * to locate that many free blocks we return with additional information
130  * regarding rest of the contiguous physical block available
131  *
132  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
133  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
134  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
135  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
136  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
137  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
138  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
139  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
140  * 512 blocks. This can be tuned via
141  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
142  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
143  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
144  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
145  * greater than the default mb_group_prealloc.
146  *
147  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
148  *
149  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
150  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
151  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
152  *
153  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
154  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
155  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
156  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
157  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
158  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
159  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
160  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
161  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
162  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
163  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
164  * the group specified as the goal value in allocation context via
165  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
166  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
167  * checked.
168  *
169  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
170  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
171  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
172  * subsequent request.
173  */
174
175 /*
176  * mballoc operates on the following data:
177  *  - on-disk bitmap
178  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
179  *  - preallocation descriptors (PAs)
180  *
181  * there are two types of preallocations:
182  *  - inode
183  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
184  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
185  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
186  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
187  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
188  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
189  *    also means that freeing any block within descriptor's range
190  *    must discard all preallocated blocks.
191  *  - locality group
192  *    assigned to specific locality group which does not translate to
193  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
194  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
195  *    it's consumed from the beginning to the end.
196  *
197  * relation between them can be expressed as:
198  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
199  *
200  * this mean blocks mballoc considers used are:
201  *  - allocated blocks (persistent)
202  *  - preallocated blocks (non-persistent)
203  *
204  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
205  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
206  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
207  *
208  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
209  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
210  *
211  * all operations can be expressed as:
212  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
213  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
214  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
215  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
216  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
217  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
218  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
219  *        is used in real operation because we can't know actual used
220  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
221  *
222  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
223  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
224  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
225  * the following knowledge:
226  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
227  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
228  *     nobody can re-allocate that block
229  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
230  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
231  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
232  *     block
233  *
234  * so, now we're building a concurrency table:
235  *  - init buddy vs.
236  *    - new PA
237  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
238  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
239  *    - use inode PA
240  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
241  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
242  *    - discard inode PA
243  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
244  *    - use locality group PA
245  *      again PA-=N must be serialized with init
246  *    - discard locality group PA
247  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
248  *  - new PA vs.
249  *    - use inode PA
250  *      i_data_sem serializes them
251  *    - discard inode PA
252  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
253  *    - use locality group PA
254  *      some mutex should serialize them
255  *    - discard locality group PA
256  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
257  *  - use inode PA
258  *    - use inode PA
259  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
260  *    - discard inode PA
261  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
262  *    - use locality group PA
263  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
264  *    - discard locality group PA
265  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
266  *
267  * now we're ready to make few consequences:
268  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
269  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
270  *  - PA changes only after on-disk bitmap
271  *  - discard must not compete with init. either init is done before
272  *    any discard or they're serialized somehow
273  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
274  *
275  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
276  * in this case, but we should care about concurrent init
277  *
278  */
279
280  /*
281  * Logic in few words:
282  *
283  *  - allocation:
284  *    load group
285  *    find blocks
286  *    mark bits in on-disk bitmap
287  *    release group
288  *
289  *  - use preallocation:
290  *    find proper PA (per-inode or group)
291  *    load group
292  *    mark bits in on-disk bitmap
293  *    release group
294  *    release PA
295  *
296  *  - free:
297  *    load group
298  *    mark bits in on-disk bitmap
299  *    release group
300  *
301  *  - discard preallocations in group:
302  *    mark PAs deleted
303  *    move them onto local list
304  *    load on-disk bitmap
305  *    load group
306  *    remove PA from object (inode or locality group)
307  *    mark free blocks in-core
308  *
309  *  - discard inode's preallocations:
310  */
311
312 /*
313  * Locking rules
314  *
315  * Locks:
316  *  - bitlock on a group        (group)
317  *  - object (inode/locality)   (object)
318  *  - per-pa lock               (pa)
319  *
320  * Paths:
321  *  - new pa
322  *    object
323  *    group
324  *
325  *  - find and use pa:
326  *    pa
327  *
328  *  - release consumed pa:
329  *    pa
330  *    group
331  *    object
332  *
333  *  - generate in-core bitmap:
334  *    group
335  *        pa
336  *
337  *  - discard all for given object (inode, locality group):
338  *    object
339  *        pa
340  *    group
341  *
342  *  - discard all for given group:
343  *    group
344  *        pa
345  *    group
346  *        object
347  *
348  */
349 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
350 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
351 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
352
353 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
354  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
355  * each unique s_blocksize_bits */
356 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
357 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
358
359 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
360         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
361         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
362         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
363 };
364
365 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
366                                         ext4_group_t group);
367 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
368                                                 ext4_group_t group);
369 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
370                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
371
372 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
373 {
374 #if BITS_PER_LONG == 64
375         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
376         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
377 #elif BITS_PER_LONG == 32
378         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
379         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
380 #else
381 #error "how many bits you are?!"
382 #endif
383         return addr;
384 }
385
386 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
387 {
388         /*
389          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
390          * needs unsigned long aligned address
391          */
392         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
393         return ext4_test_bit(bit, addr);
394 }
395
396 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
397 {
398         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
399         ext4_set_bit(bit, addr);
400 }
401
402 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
403 {
404         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
405         ext4_clear_bit(bit, addr);
406 }
407
408 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
409 {
410         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
411         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
412 }
413
414 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
415 {
416         int fix = 0, ret, tmpmax;
417         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
418         tmpmax = max + fix;
419         start += fix;
420
421         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
422         if (ret > max)
423                 return max;
424         return ret;
425 }
426
427 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
428 {
429         int fix = 0, ret, tmpmax;
430         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
431         tmpmax = max + fix;
432         start += fix;
433
434         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
435         if (ret > max)
436                 return max;
437         return ret;
438 }
439
440 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
441 {
442         char *bb;
443
444         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
445         BUG_ON(max == NULL);
446
447         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
448                 *max = 0;
449                 return NULL;
450         }
451
452         /* at order 0 we see each particular block */
453         if (order == 0) {
454                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
455                 return e4b->bd_bitmap;
456         }
457
458         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
459         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
460
461         return bb;
462 }
463
464 #ifdef DOUBLE_CHECK
465 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
466                            int first, int count)
467 {
468         int i;
469         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
470
471         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
472                 return;
473         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
474         for (i = 0; i < count; i++) {
475                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
476                         ext4_fsblk_t blocknr;
477
478                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
479                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
480                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
481                                               inode ? inode->i_ino : 0,
482                                               blocknr,
483                                               "freeing block already freed "
484                                               "(bit %u)",
485                                               first + i);
486                 }
487                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
488         }
489 }
490
491 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
492 {
493         int i;
494
495         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
496                 return;
497         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
498         for (i = 0; i < count; i++) {
499                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
500                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
501         }
502 }
503
504 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
505 {
506         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
507                 unsigned char *b1, *b2;
508                 int i;
509                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
510                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
511                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
512                         if (b1[i] != b2[i]) {
513                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
514                                          "corruption in group %u "
515                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
516                                          "on disk/prealloc",
517                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
518                                 BUG();
519                         }
520                 }
521         }
522 }
523
524 #else
525 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
526                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
527 {
528         return;
529 }
530 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
531                                                 int first, int count)
532 {
533         return;
534 }
535 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
536 {
537         return;
538 }
539 #endif
540
541 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
542
543 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
544 do {                                                                    \
545         if (!(assert)) {                                                \
546                 printk(KERN_EMERG                                       \
547                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
548                         function, file, line, # assert);                \
549                 BUG();                                                  \
550         }                                                               \
551 } while (0)
552
553 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
554                                 const char *function, int line)
555 {
556         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
557         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
558         int max;
559         int max2;
560         int i;
561         int j;
562         int k;
563         int count;
564         struct ext4_group_info *grp;
565         int fragments = 0;
566         int fstart;
567         struct list_head *cur;
568         void *buddy;
569         void *buddy2;
570
571         {
572                 static int mb_check_counter;
573                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
574                         return 0;
575         }
576
577         while (order > 1) {
578                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
579                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
580                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
581                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
582                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
583                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
584
585                 count = 0;
586                 for (i = 0; i < max; i++) {
587
588                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
589                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
590                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
591                                         MB_CHECK_ASSERT(
592                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
593                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
594                                         MB_CHECK_ASSERT(
595                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
596                                 }
597                                 continue;
598                         }
599
600                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
601                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
602                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
603
604                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
605                                 k = (i * (1 << order)) + j;
606                                 MB_CHECK_ASSERT(
607                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
608                         }
609                         count++;
610                 }
611                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
612                 order--;
613         }
614
615         fstart = -1;
616         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
617         for (i = 0; i < max; i++) {
618                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
619                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
620                         if (fstart == -1) {
621                                 fragments++;
622                                 fstart = i;
623                         }
624                         continue;
625                 }
626                 fstart = -1;
627                 /* check used bits only */
628                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
629                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
630                         k = i >> j;
631                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
632                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
633                 }
634         }
635         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
636         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
637
638         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
639         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
640                 ext4_group_t groupnr;
641                 struct ext4_prealloc_space *pa;
642                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
643                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
644                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
645                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
646                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
647         }
648         return 0;
649 }
650 #undef MB_CHECK_ASSERT
651 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
652                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
653 #else
654 #define mb_check_buddy(e4b)
655 #endif
656
657 /*
658  * Divide blocks started from @first with length @len into
659  * smaller chunks with power of 2 blocks.
660  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
661  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
662  */
663 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
664                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
665                                         struct ext4_group_info *grp)
666 {
667         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
668         ext4_grpblk_t min;
669         ext4_grpblk_t max;
670         ext4_grpblk_t chunk;
671         unsigned short border;
672
673         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
674
675         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
676
677         while (len > 0) {
678                 /* find how many blocks can be covered since this position */
679                 max = ffs(first | border) - 1;
680
681                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
682                 min = fls(len) - 1;
683
684                 if (max < min)
685                         min = max;
686                 chunk = 1 << min;
687
688                 /* mark multiblock chunks only */
689                 grp->bb_counters[min]++;
690                 if (min > 0)
691                         mb_clear_bit(first >> min,
692                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
693
694                 len -= chunk;
695                 first += chunk;
696         }
697 }
698
699 /*
700  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
701  * group.
702  */
703 static void
704 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
705 {
706         int i;
707         int bits;
708
709         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
710
711         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
712         for (i = bits; i >= 0; i--) {
713                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
714                         grp->bb_largest_free_order = i;
715                         break;
716                 }
717         }
718 }
719
720 static noinline_for_stack
721 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
722                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
723 {
724         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
725         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
726         ext4_grpblk_t i = 0;
727         ext4_grpblk_t first;
728         ext4_grpblk_t len;
729         unsigned free = 0;
730         unsigned fragments = 0;
731         unsigned long long period = get_cycles();
732
733         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
734          * of on-disk bitmap and preallocations */
735         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
736         grp->bb_first_free = i;
737         while (i < max) {
738                 fragments++;
739                 first = i;
740                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
741                 len = i - first;
742                 free += len;
743                 if (len > 1)
744                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
745                 else
746                         grp->bb_counters[0]++;
747                 if (i < max)
748                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
749         }
750         grp->bb_fragments = fragments;
751
752         if (free != grp->bb_free) {
753                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
754                                       "%u clusters in bitmap, %u in gd; "
755                                       "block bitmap corrupt.",
756                                       free, grp->bb_free);
757                 /*
758                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
759                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
760                  */
761                 grp->bb_free = free;
762                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT, &grp->bb_state);
763         }
764         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
765
766         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
767
768         period = get_cycles() - period;
769         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
770         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
771         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
772         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
773 }
774
775 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
776 {
777         int count;
778         int order = 1;
779         void *buddy;
780
781         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
782                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
783         }
784         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
785         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
786                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
787                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
788
789         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
790                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
791 }
792
793 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
794  * for convenience. The information regarding each group
795  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
796  * block bitmap and buddy information. The information are
797  * stored in the inode as
798  *
799  * {                        page                        }
800  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
801  *
802  *
803  * one block each for bitmap and buddy information.
804  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
805  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
806  * So it can have information regarding groups_per_page which
807  * is blocks_per_page/2
808  *
809  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
810  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
811  */
812
813 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
814 {
815         ext4_group_t ngroups;
816         int blocksize;
817         int blocks_per_page;
818         int groups_per_page;
819         int err = 0;
820         int i;
821         ext4_group_t first_group, group;
822         int first_block;
823         struct super_block *sb;
824         struct buffer_head *bhs;
825         struct buffer_head **bh = NULL;
826         struct inode *inode;
827         char *data;
828         char *bitmap;
829         struct ext4_group_info *grinfo;
830
831         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
832
833         inode = page->mapping->host;
834         sb = inode->i_sb;
835         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
836         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
837         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
838
839         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
840         if (groups_per_page == 0)
841                 groups_per_page = 1;
842
843         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
844         if (groups_per_page > 1) {
845                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
846                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
847                 if (bh == NULL) {
848                         err = -ENOMEM;
849                         goto out;
850                 }
851         } else
852                 bh = &bhs;
853
854         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
855
856         /* read all groups the page covers into the cache */
857         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
858                 if (group >= ngroups)
859                         break;
860
861                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
862                 /*
863                  * If page is uptodate then we came here after online resize
864                  * which added some new uninitialized group info structs, so
865                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
866                  * which may be currently in use by an allocating task.
867                  */
868                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
869                         bh[i] = NULL;
870                         continue;
871                 }
872                 if (!(bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group))) {
873                         err = -ENOMEM;
874                         goto out;
875                 }
876                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
877         }
878
879         /* wait for I/O completion */
880         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
881                 if (bh[i] && ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i])) {
882                         err = -EIO;
883                         goto out;
884                 }
885         }
886
887         first_block = page->index * blocks_per_page;
888         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
889                 group = (first_block + i) >> 1;
890                 if (group >= ngroups)
891                         break;
892
893                 if (!bh[group - first_group])
894                         /* skip initialized uptodate buddy */
895                         continue;
896
897                 /*
898                  * data carry information regarding this
899                  * particular group in the format specified
900                  * above
901                  *
902                  */
903                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
904                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
905
906                 /*
907                  * We place the buddy block and bitmap block
908                  * close together
909                  */
910                 if ((first_block + i) & 1) {
911                         /* this is block of buddy */
912                         BUG_ON(incore == NULL);
913                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
914                                 group, page->index, i * blocksize);
915                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
916                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
917                         grinfo->bb_fragments = 0;
918                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
919                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
920                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
921                         /*
922                          * incore got set to the group block bitmap below
923                          */
924                         ext4_lock_group(sb, group);
925                         /* init the buddy */
926                         memset(data, 0xff, blocksize);
927                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
928                         ext4_unlock_group(sb, group);
929                         incore = NULL;
930                 } else {
931                         /* this is block of bitmap */
932                         BUG_ON(incore != NULL);
933                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
934                                 group, page->index, i * blocksize);
935                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
936
937                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
938                         ext4_lock_group(sb, group);
939                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
940
941                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
942                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
943                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
944                         ext4_unlock_group(sb, group);
945
946                         /* set incore so that the buddy information can be
947                          * generated using this
948                          */
949                         incore = data;
950                 }
951         }
952         SetPageUptodate(page);
953
954 out:
955         if (bh) {
956                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
957                         brelse(bh[i]);
958                 if (bh != &bhs)
959                         kfree(bh);
960         }
961         return err;
962 }
963
964 /*
965  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
966  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
967  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
968  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
969  */
970 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
971                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
972 {
973         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
974         int block, pnum, poff;
975         int blocks_per_page;
976         struct page *page;
977
978         e4b->bd_buddy_page = NULL;
979         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
980
981         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
982         /*
983          * the buddy cache inode stores the block bitmap
984          * and buddy information in consecutive blocks.
985          * So for each group we need two blocks.
986          */
987         block = group * 2;
988         pnum = block / blocks_per_page;
989         poff = block % blocks_per_page;
990         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
991         if (!page)
992                 return -EIO;
993         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
994         e4b->bd_bitmap_page = page;
995         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
996
997         if (blocks_per_page >= 2) {
998                 /* buddy and bitmap are on the same page */
999                 return 0;
1000         }
1001
1002         block++;
1003         pnum = block / blocks_per_page;
1004         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1005         if (!page)
1006                 return -EIO;
1007         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1008         e4b->bd_buddy_page = page;
1009         return 0;
1010 }
1011
1012 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1013 {
1014         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1015                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1016                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1017         }
1018         if (e4b->bd_buddy_page) {
1019                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1020                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1021         }
1022 }
1023
1024 /*
1025  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1026  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1027  * calling this routine!
1028  */
1029 static noinline_for_stack
1030 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1031 {
1032
1033         struct ext4_group_info *this_grp;
1034         struct ext4_buddy e4b;
1035         struct page *page;
1036         int ret = 0;
1037
1038         might_sleep();
1039         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1040         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1041         /*
1042          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1043          * page which map to the group from which we are already
1044          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1045          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1046          * would have pinned buddy page to page cache.
1047          */
1048         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1049         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1050                 /*
1051                  * somebody initialized the group
1052                  * return without doing anything
1053                  */
1054                 goto err;
1055         }
1056
1057         page = e4b.bd_bitmap_page;
1058         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1059         if (ret)
1060                 goto err;
1061         if (!PageUptodate(page)) {
1062                 ret = -EIO;
1063                 goto err;
1064         }
1065         mark_page_accessed(page);
1066
1067         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1068                 /*
1069                  * If both the bitmap and buddy are in
1070                  * the same page we don't need to force
1071                  * init the buddy
1072                  */
1073                 ret = 0;
1074                 goto err;
1075         }
1076         /* init buddy cache */
1077         page = e4b.bd_buddy_page;
1078         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1079         if (ret)
1080                 goto err;
1081         if (!PageUptodate(page)) {
1082                 ret = -EIO;
1083                 goto err;
1084         }
1085         mark_page_accessed(page);
1086 err:
1087         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1088         return ret;
1089 }
1090
1091 /*
1092  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1093  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1094  * calling this routine!
1095  */
1096 static noinline_for_stack int
1097 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1098                                         struct ext4_buddy *e4b)
1099 {
1100         int blocks_per_page;
1101         int block;
1102         int pnum;
1103         int poff;
1104         struct page *page;
1105         int ret;
1106         struct ext4_group_info *grp;
1107         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1108         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1109
1110         might_sleep();
1111         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1112
1113         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1114         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1115
1116         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1117         e4b->bd_info = grp;
1118         e4b->bd_sb = sb;
1119         e4b->bd_group = group;
1120         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1121         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1122
1123         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1124                 /*
1125                  * we need full data about the group
1126                  * to make a good selection
1127                  */
1128                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1129                 if (ret)
1130                         return ret;
1131         }
1132
1133         /*
1134          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1135          * and buddy information in consecutive blocks.
1136          * So for each group we need two blocks.
1137          */
1138         block = group * 2;
1139         pnum = block / blocks_per_page;
1140         poff = block % blocks_per_page;
1141
1142         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1143          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1144         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1145         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1146                 if (page)
1147                         /*
1148                          * drop the page reference and try
1149                          * to get the page with lock. If we
1150                          * are not uptodate that implies
1151                          * somebody just created the page but
1152                          * is yet to initialize the same. So
1153                          * wait for it to initialize.
1154                          */
1155                         page_cache_release(page);
1156                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1157                 if (page) {
1158                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1159                         if (!PageUptodate(page)) {
1160                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1161                                 if (ret) {
1162                                         unlock_page(page);
1163                                         goto err;
1164                                 }
1165                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1166                                                (poff * sb->s_blocksize));
1167                         }
1168                         unlock_page(page);
1169                 }
1170         }
1171         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1172                 ret = -EIO;
1173                 goto err;
1174         }
1175         e4b->bd_bitmap_page = page;
1176         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1177         mark_page_accessed(page);
1178
1179         block++;
1180         pnum = block / blocks_per_page;
1181         poff = block % blocks_per_page;
1182
1183         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1184         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1185                 if (page)
1186                         page_cache_release(page);
1187                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1188                 if (page) {
1189                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1190                         if (!PageUptodate(page)) {
1191                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1192                                 if (ret) {
1193                                         unlock_page(page);
1194                                         goto err;
1195                                 }
1196                         }
1197                         unlock_page(page);
1198                 }
1199         }
1200         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1201                 ret = -EIO;
1202                 goto err;
1203         }
1204         e4b->bd_buddy_page = page;
1205         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1206         mark_page_accessed(page);
1207
1208         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1209         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1210
1211         return 0;
1212
1213 err:
1214         if (page)
1215                 page_cache_release(page);
1216         if (e4b->bd_bitmap_page)
1217                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1218         if (e4b->bd_buddy_page)
1219                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1220         e4b->bd_buddy = NULL;
1221         e4b->bd_bitmap = NULL;
1222         return ret;
1223 }
1224
1225 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1226 {
1227         if (e4b->bd_bitmap_page)
1228                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1229         if (e4b->bd_buddy_page)
1230                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1231 }
1232
1233
1234 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1235 {
1236         int order = 1;
1237         void *bb;
1238
1239         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1240         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1241
1242         bb = e4b->bd_buddy;
1243         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1244                 block = block >> 1;
1245                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1246                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1247                         return order;
1248                 }
1249                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1250                 order++;
1251         }
1252         return 0;
1253 }
1254
1255 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1256 {
1257         __u32 *addr;
1258
1259         len = cur + len;
1260         while (cur < len) {
1261                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1262                         /* fast path: clear whole word at once */
1263                         addr = bm + (cur >> 3);
1264                         *addr = 0;
1265                         cur += 32;
1266                         continue;
1267                 }
1268                 mb_clear_bit(cur, bm);
1269                 cur++;
1270         }
1271 }
1272
1273 /* clear bits in given range
1274  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1275  */
1276 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1277 {
1278         __u32 *addr;
1279         int zero_bit = -1;
1280
1281         len = cur + len;
1282         while (cur < len) {
1283                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1284                         /* fast path: clear whole word at once */
1285                         addr = bm + (cur >> 3);
1286                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1287                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1288                         *addr = 0;
1289                         cur += 32;
1290                         continue;
1291                 }
1292                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1293                         zero_bit = cur;
1294                 cur++;
1295         }
1296
1297         return zero_bit;
1298 }
1299
1300 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1301 {
1302         __u32 *addr;
1303
1304         len = cur + len;
1305         while (cur < len) {
1306                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1307                         /* fast path: set whole word at once */
1308                         addr = bm + (cur >> 3);
1309                         *addr = 0xffffffff;
1310                         cur += 32;
1311                         continue;
1312                 }
1313                 mb_set_bit(cur, bm);
1314                 cur++;
1315         }
1316 }
1317
1318 /*
1319  * _________________________________________________________________ */
1320
1321 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1322 {
1323         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1324                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1325                 (*bit) -= side;
1326                 return 1;
1327         }
1328         else {
1329                 (*bit) += side;
1330                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1331                 return -1;
1332         }
1333 }
1334
1335 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1336 {
1337         int max;
1338         int order = 1;
1339         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1340
1341         while (buddy) {
1342                 void *buddy2;
1343
1344                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1345                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1346                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1347                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1348                  * align with upper layer and then go up.
1349                  * Releasing entire group is all about clearing
1350                  * single bit of highest order buddy.
1351                  */
1352
1353                 /* Example:
1354                  * ---------------------------------
1355                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1356                  * ---------------------------------
1357                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1358                  * ---------------------------------
1359                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1360                  *      \_____________________/
1361                  *
1362                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1363                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1364                  * decrease bb_counters and extend range to
1365                  * [0; 6]
1366                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1367                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1368                  * [0; 5].
1369                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1370                  */
1371
1372
1373                 if (first & 1)
1374                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1375                 if (!(last & 1))
1376                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1377                 if (first > last)
1378                         break;
1379                 order++;
1380
1381                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1382                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1383                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1384                         break;
1385                 }
1386                 first >>= 1;
1387                 last >>= 1;
1388                 buddy = buddy2;
1389         }
1390 }
1391
1392 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1393                            int first, int count)
1394 {
1395         int left_is_free = 0;
1396         int right_is_free = 0;
1397         int block;
1398         int last = first + count - 1;
1399         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1400
1401         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1402         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1403         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1404         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1405                 return;
1406
1407         mb_check_buddy(e4b);
1408         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1409
1410         e4b->bd_info->bb_free += count;
1411         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1412                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1413
1414         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1415          * clear range and then check right neighbour
1416          */
1417         if (first != 0)
1418                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1419         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1420         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1421                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1422
1423         if (unlikely(block != -1)) {
1424                 ext4_fsblk_t blocknr;
1425
1426                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1427                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1428                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1429                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1430                                       blocknr,
1431                                       "freeing already freed block "
1432                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1433                                       block);
1434                 /* Mark the block group as corrupt. */
1435                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1436                         &e4b->bd_info->bb_state);
1437                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1438                 goto done;
1439         }
1440
1441         /* let's maintain fragments counter */
1442         if (left_is_free && right_is_free)
1443                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1444         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1445                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1446
1447         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1448          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1449          * zero order checks.
1450          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1451          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1452          */
1453         if (first & 1) {
1454                 first += !left_is_free;
1455                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1456         }
1457         if (!(last & 1)) {
1458                 last -= !right_is_free;
1459                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1460         }
1461
1462         if (first <= last)
1463                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1464
1465 done:
1466         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1467         mb_check_buddy(e4b);
1468 }
1469
1470 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1471                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1472 {
1473         int next = block;
1474         int max, order;
1475         void *buddy;
1476
1477         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1478         BUG_ON(ex == NULL);
1479
1480         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1481         BUG_ON(buddy == NULL);
1482         BUG_ON(block >= max);
1483         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1484                 ex->fe_len = 0;
1485                 ex->fe_start = 0;
1486                 ex->fe_group = 0;
1487                 return 0;
1488         }
1489
1490         /* find actual order */
1491         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1492         block = block >> order;
1493
1494         ex->fe_len = 1 << order;
1495         ex->fe_start = block << order;
1496         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1497
1498         /* calc difference from given start */
1499         next = next - ex->fe_start;
1500         ex->fe_len -= next;
1501         ex->fe_start += next;
1502
1503         while (needed > ex->fe_len &&
1504                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1505
1506                 if (block + 1 >= max)
1507                         break;
1508
1509                 next = (block + 1) * (1 << order);
1510                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1511                         break;
1512
1513                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1514
1515                 block = next >> order;
1516                 ex->fe_len += 1 << order;
1517         }
1518
1519         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1520         return ex->fe_len;
1521 }
1522
1523 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1524 {
1525         int ord;
1526         int mlen = 0;
1527         int max = 0;
1528         int cur;
1529         int start = ex->fe_start;
1530         int len = ex->fe_len;
1531         unsigned ret = 0;
1532         int len0 = len;
1533         void *buddy;
1534
1535         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1536         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1537         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1538         mb_check_buddy(e4b);
1539         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1540
1541         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1542         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1543                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1544
1545         /* let's maintain fragments counter */
1546         if (start != 0)
1547                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1548         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1549                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1550         if (mlen && max)
1551                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1552         else if (!mlen && !max)
1553                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1554
1555         /* let's maintain buddy itself */
1556         while (len) {
1557                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1558
1559                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1560                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1561                         mlen = 1 << ord;
1562                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1563                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1564                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1565                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1566                         start += mlen;
1567                         len -= mlen;
1568                         BUG_ON(len < 0);
1569                         continue;
1570                 }
1571
1572                 /* store for history */
1573                 if (ret == 0)
1574                         ret = len | (ord << 16);
1575
1576                 /* we have to split large buddy */
1577                 BUG_ON(ord <= 0);
1578                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1579                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1580                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1581
1582                 ord--;
1583                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1584                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1585                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1586                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1587                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1588                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1589         }
1590         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1591
1592         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1593         mb_check_buddy(e4b);
1594
1595         return ret;
1596 }
1597
1598 /*
1599  * Must be called under group lock!
1600  */
1601 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1602                                         struct ext4_buddy *e4b)
1603 {
1604         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1605         int ret;
1606
1607         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1608         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1609
1610         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1611         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1612         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1613
1614         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1615          * allocated blocks for history */
1616         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1617
1618         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1619         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1620         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1621
1622         /*
1623          * take the page reference. We want the page to be pinned
1624          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1625          * group until we update the bitmap. That would mean we
1626          * double allocate blocks. The reference is dropped
1627          * in ext4_mb_release_context
1628          */
1629         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1630         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1631         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1632         get_page(ac->ac_buddy_page);
1633         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1634         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1635                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1636                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1637                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1638                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1639         }
1640 }
1641
1642 /*
1643  * regular allocator, for general purposes allocation
1644  */
1645
1646 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1647                                         struct ext4_buddy *e4b,
1648                                         int finish_group)
1649 {
1650         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1651         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1652         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1653         struct ext4_free_extent ex;
1654         int max;
1655
1656         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1657                 return;
1658         /*
1659          * We don't want to scan for a whole year
1660          */
1661         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1662                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1663                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1664                 return;
1665         }
1666
1667         /*
1668          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1669          */
1670         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1671                 return;
1672
1673         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1674                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1675                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1676                  * when it was found (within this lock-unlock
1677                  * period or not) */
1678                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1679                 if (max >= gex->fe_len) {
1680                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1681                         return;
1682                 }
1683         }
1684 }
1685
1686 /*
1687  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1688  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1689  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1690  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1691  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1692  * mballoc can't find good enough extent.
1693  *
1694  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1695  */
1696 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1697                                         struct ext4_free_extent *ex,
1698                                         struct ext4_buddy *e4b)
1699 {
1700         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1701         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1702
1703         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1704         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1705         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1706         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1707
1708         ac->ac_found++;
1709
1710         /*
1711          * The special case - take what you catch first
1712          */
1713         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1714                 *bex = *ex;
1715                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1716                 return;
1717         }
1718
1719         /*
1720          * Let's check whether the chuck is good enough
1721          */
1722         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1723                 *bex = *ex;
1724                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1725                 return;
1726         }
1727
1728         /*
1729          * If this is first found extent, just store it in the context
1730          */
1731         if (bex->fe_len == 0) {
1732                 *bex = *ex;
1733                 return;
1734         }
1735
1736         /*
1737          * If new found extent is better, store it in the context
1738          */
1739         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1740                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1741                  * larger than previous best one is better */
1742                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1743                         *bex = *ex;
1744         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1745                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1746                  * an extent that still satisfy the request, but is
1747                  * smaller than previous one */
1748                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1749                         *bex = *ex;
1750         }
1751
1752         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1753 }
1754
1755 static noinline_for_stack
1756 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1757                                         struct ext4_buddy *e4b)
1758 {
1759         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1760         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1761         int max;
1762         int err;
1763
1764         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1765         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1766         if (err)
1767                 return err;
1768
1769         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1770         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1771
1772         if (max > 0) {
1773                 ac->ac_b_ex = ex;
1774                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1775         }
1776
1777         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1778         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1779
1780         return 0;
1781 }
1782
1783 static noinline_for_stack
1784 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1785                                 struct ext4_buddy *e4b)
1786 {
1787         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1788         int max;
1789         int err;
1790         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1791         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1792         struct ext4_free_extent ex;
1793
1794         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1795                 return 0;
1796         if (grp->bb_free == 0)
1797                 return 0;
1798
1799         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1800         if (err)
1801                 return err;
1802
1803         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1804                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1805                 return 0;
1806         }
1807
1808         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1809         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1810                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1811
1812         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1813                 ext4_fsblk_t start;
1814
1815                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1816                         ex.fe_start;
1817                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1818                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1819                         ac->ac_found++;
1820                         ac->ac_b_ex = ex;
1821                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1822                 }
1823         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1824                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1825                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1826                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1827                 ac->ac_found++;
1828                 ac->ac_b_ex = ex;
1829                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1830         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1831                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1832                  * number of blocks to an existing extent */
1833                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1834                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1835                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1836                 ac->ac_found++;
1837                 ac->ac_b_ex = ex;
1838                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1839         }
1840         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1841         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1842
1843         return 0;
1844 }
1845
1846 /*
1847  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1848  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1849  */
1850 static noinline_for_stack
1851 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1852                                         struct ext4_buddy *e4b)
1853 {
1854         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1855         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1856         void *buddy;
1857         int i;
1858         int k;
1859         int max;
1860
1861         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1862         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1863                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1864                         continue;
1865
1866                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1867                 BUG_ON(buddy == NULL);
1868
1869                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1870                 BUG_ON(k >= max);
1871
1872                 ac->ac_found++;
1873
1874                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1875                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1876                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1877
1878                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1879
1880                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1881
1882                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1883                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1884
1885                 break;
1886         }
1887 }
1888
1889 /*
1890  * The routine scans the group and measures all found extents.
1891  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1892  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1893  */
1894 static noinline_for_stack
1895 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1896                                         struct ext4_buddy *e4b)
1897 {
1898         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1899         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1900         struct ext4_free_extent ex;
1901         int i;
1902         int free;
1903
1904         free = e4b->bd_info->bb_free;
1905         BUG_ON(free <= 0);
1906
1907         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1908
1909         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1910                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1911                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1912                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1913                         /*
1914                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1915                          * free blocks even though group info says we
1916                          * we have free blocks
1917                          */
1918                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1919                                         "%d free clusters as per "
1920                                         "group info. But bitmap says 0",
1921                                         free);
1922                         break;
1923                 }
1924
1925                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1926                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1927                 if (free < ex.fe_len) {
1928                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1929                                         "%d free clusters as per "
1930                                         "group info. But got %d blocks",
1931                                         free, ex.fe_len);
1932                         /*
1933                          * The number of free blocks differs. This mostly
1934                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1935                          * without claiming the space.
1936                          */
1937                         break;
1938                 }
1939
1940                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1941
1942                 i += ex.fe_len;
1943                 free -= ex.fe_len;
1944         }
1945
1946         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1947 }
1948
1949 /*
1950  * This is a special case for storages like raid5
1951  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1952  */
1953 static noinline_for_stack
1954 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1955                                  struct ext4_buddy *e4b)
1956 {
1957         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1958         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1959         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1960         struct ext4_free_extent ex;
1961         ext4_fsblk_t first_group_block;
1962         ext4_fsblk_t a;
1963         ext4_grpblk_t i;
1964         int max;
1965
1966         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1967
1968         /* find first stripe-aligned block in group */
1969         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1970
1971         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1972         do_div(a, sbi->s_stripe);
1973         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1974
1975         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1976                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1977                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
1978                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1979                                 ac->ac_found++;
1980                                 ac->ac_b_ex = ex;
1981                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1982                                 break;
1983                         }
1984                 }
1985                 i += sbi->s_stripe;
1986         }
1987 }
1988
1989 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1990 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1991                                 ext4_group_t group, int cr)
1992 {
1993         unsigned free, fragments;
1994         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1995         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1996
1997         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1998
1999         free = grp->bb_free;
2000         if (free == 0)
2001                 return 0;
2002         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2003                 return 0;
2004
2005         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2006                 return 0;
2007
2008         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2009         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2010                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
2011                 if (ret)
2012                         return 0;
2013         }
2014
2015         fragments = grp->bb_fragments;
2016         if (fragments == 0)
2017                 return 0;
2018
2019         switch (cr) {
2020         case 0:
2021                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2022
2023                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2024                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2025                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2026                     ((group % flex_size) == 0))
2027                         return 0;
2028
2029                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2030                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2031                         return 1;
2032
2033                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2034                         return 0;
2035
2036                 return 1;
2037         case 1:
2038                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2039                         return 1;
2040                 break;
2041         case 2:
2042                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2043                         return 1;
2044                 break;
2045         case 3:
2046                 return 1;
2047         default:
2048                 BUG();
2049         }
2050
2051         return 0;
2052 }
2053
2054 static noinline_for_stack int
2055 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2056 {
2057         ext4_group_t ngroups, group, i;
2058         int cr;
2059         int err = 0;
2060         struct ext4_sb_info *sbi;
2061         struct super_block *sb;
2062         struct ext4_buddy e4b;
2063
2064         sb = ac->ac_sb;
2065         sbi = EXT4_SB(sb);
2066         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2067         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2068         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2069                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2070
2071         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2072
2073         /* first, try the goal */
2074         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2075         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2076                 goto out;
2077
2078         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2079                 goto out;
2080
2081         /*
2082          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2083          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2084          * try exact allocation using buddy.
2085          */
2086         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2087         ac->ac_2order = 0;
2088         /*
2089          * We search using buddy data only if the order of the request
2090          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2091          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2092          */
2093         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2094                 /*
2095                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2096                  */
2097                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2098                         ac->ac_2order = i - 1;
2099         }
2100
2101         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2102         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2103                 /* TBD: may be hot point */
2104                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2105                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2106                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2107                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2108         }
2109
2110         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2111         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2112         /*
2113          * cr == 0 try to get exact allocation,
2114          * cr == 3  try to get anything
2115          */
2116 repeat:
2117         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2118                 ac->ac_criteria = cr;
2119                 /*
2120                  * searching for the right group start
2121                  * from the goal value specified
2122                  */
2123                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2124
2125                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2126                         cond_resched();
2127                         /*
2128                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2129                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2130                          */
2131                         if (group >= ngroups)
2132                                 group = 0;
2133
2134                         /* This now checks without needing the buddy page */
2135                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2136                                 continue;
2137
2138                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2139                         if (err)
2140                                 goto out;
2141
2142                         ext4_lock_group(sb, group);
2143
2144                         /*
2145                          * We need to check again after locking the
2146                          * block group
2147                          */
2148                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2149                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2150                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2151                                 continue;
2152                         }
2153
2154                         ac->ac_groups_scanned++;
2155                         if (cr == 0 && ac->ac_2order < sb->s_blocksize_bits+2)
2156                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2157                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2158                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2159                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2160                         else
2161                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2162
2163                         ext4_unlock_group(sb, group);
2164                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2165
2166                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2167                                 break;
2168                 }
2169         }
2170
2171         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2172             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2173                 /*
2174                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2175                  * the best chunk we've found so far
2176                  */
2177
2178                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2179                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2180                         /*
2181                          * Someone more lucky has already allocated it.
2182                          * The only thing we can do is just take first
2183                          * found block(s)
2184                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2185                          */
2186                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2187                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2188                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2189                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2190                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2191                         cr = 3;
2192                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2193                         goto repeat;
2194                 }
2195         }
2196 out:
2197         return err;
2198 }
2199
2200 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2201 {
2202         struct super_block *sb = seq->private;
2203         ext4_group_t group;
2204
2205         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2206                 return NULL;
2207         group = *pos + 1;
2208         return (void *) ((unsigned long) group);
2209 }
2210
2211 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2212 {
2213         struct super_block *sb = seq->private;
2214         ext4_group_t group;
2215
2216         ++*pos;
2217         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2218                 return NULL;
2219         group = *pos + 1;
2220         return (void *) ((unsigned long) group);
2221 }
2222
2223 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2224 {
2225         struct super_block *sb = seq->private;
2226         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2227         int i;
2228         int err, buddy_loaded = 0;
2229         struct ext4_buddy e4b;
2230         struct ext4_group_info *grinfo;
2231         struct sg {
2232                 struct ext4_group_info info;
2233                 ext4_grpblk_t counters[16];
2234         } sg;
2235
2236         group--;
2237         if (group == 0)
2238                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2239                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2240                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2241                            "group", "free", "frags", "first",
2242                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2243                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2244
2245         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2246                 sizeof(struct ext4_group_info);
2247         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2248         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2249         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2250                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2251                 if (err) {
2252                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2253                         return 0;
2254                 }
2255                 buddy_loaded = 1;
2256         }
2257
2258         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2259
2260         if (buddy_loaded)
2261                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2262
2263         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2264                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2265         for (i = 0; i <= 13; i++)
2266                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2267                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2268         seq_printf(seq, " ]\n");
2269
2270         return 0;
2271 }
2272
2273 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2274 {
2275 }
2276
2277 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2278         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2279         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2280         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2281         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2282 };
2283
2284 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2285 {
2286         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2287         int rc;
2288
2289         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2290         if (rc == 0) {
2291                 struct seq_file *m = file->private_data;
2292                 m->private = sb;
2293         }
2294         return rc;
2295
2296 }
2297
2298 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2299         .owner          = THIS_MODULE,
2300         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2301         .read           = seq_read,
2302         .llseek         = seq_lseek,
2303         .release        = seq_release,
2304 };
2305
2306 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2307 {
2308         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2309         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2310
2311         BUG_ON(!cachep);
2312         return cachep;
2313 }
2314
2315 /*
2316  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2317  * of groups
2318  */
2319 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2320 {
2321         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2322         unsigned size;
2323         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2324
2325         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2326                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2327         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2328                 return 0;
2329
2330         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2331         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2332         if (!new_groupinfo) {
2333                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2334                 return -ENOMEM;
2335         }
2336         if (sbi->s_group_info) {
2337                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2338                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2339                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2340         }
2341         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2342         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2343         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2344                    sbi->s_group_info_size);
2345         return 0;
2346 }
2347
2348 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2349 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2350                           struct ext4_group_desc *desc)
2351 {
2352         int i;
2353         int metalen = 0;
2354         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2355         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2356         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2357
2358         /*
2359          * First check if this group is the first of a reserved block.
2360          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2361          * to ext4_group_info structures
2362          */
2363         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2364                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2365                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2366                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2367                 if (meta_group_info == NULL) {
2368                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2369                                  "for a buddy group");
2370                         goto exit_meta_group_info;
2371                 }
2372                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2373                         meta_group_info;
2374         }
2375
2376         meta_group_info =
2377                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2378         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2379
2380         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL);
2381         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2382                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2383                 goto exit_group_info;
2384         }
2385         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2386                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2387
2388         /*
2389          * initialize bb_free to be able to skip
2390          * empty groups without initialization
2391          */
2392         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2393                 meta_group_info[i]->bb_free =
2394                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2395         } else {
2396                 meta_group_info[i]->bb_free =
2397                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2398         }
2399
2400         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2401         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2402         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2403         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2404
2405 #ifdef DOUBLE_CHECK
2406         {
2407                 struct buffer_head *bh;
2408                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2409                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2410                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2411                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2412                 BUG_ON(bh == NULL);
2413                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2414                         sb->s_blocksize);
2415                 put_bh(bh);
2416         }
2417 #endif
2418
2419         return 0;
2420
2421 exit_group_info:
2422         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2423         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2424                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2425                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2426         }
2427 exit_meta_group_info:
2428         return -ENOMEM;
2429 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2430
2431 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2432 {
2433         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2434         ext4_group_t i;
2435         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2436         int err;
2437         struct ext4_group_desc *desc;
2438         struct kmem_cache *cachep;
2439
2440         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2441         if (err)
2442                 return err;
2443
2444         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2445         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2446                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2447                 goto err_freesgi;
2448         }
2449         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2450          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2451          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2452          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2453         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2454         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2455         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2456                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2457                 if (desc == NULL) {
2458                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2459                         goto err_freebuddy;
2460                 }
2461                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2462                         goto err_freebuddy;
2463         }
2464
2465         return 0;
2466
2467 err_freebuddy:
2468         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2469         while (i-- > 0)
2470                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2471         i = sbi->s_group_info_size;
2472         while (i-- > 0)
2473                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2474         iput(sbi->s_buddy_cache);
2475 err_freesgi:
2476         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2477         return -ENOMEM;
2478 }
2479
2480 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2481 {
2482         int i;
2483
2484         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2485                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2486                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2487                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2488         }
2489 }
2490
2491 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2492 {
2493         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2494         int slab_size;
2495         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2496         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2497         struct kmem_cache *cachep;
2498
2499         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2500                 return -EINVAL;
2501
2502         if (unlikely(cache_index < 0))
2503                 cache_index = 0;
2504
2505         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2506         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2507                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2508                 return 0;       /* Already created */
2509         }
2510
2511         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2512                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2513
2514         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2515                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2516                                         NULL);
2517
2518         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2519
2520         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2521         if (!cachep) {
2522                 printk(KERN_EMERG
2523                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2524                 return -ENOMEM;
2525         }
2526
2527         return 0;
2528 }
2529
2530 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2531 {
2532         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2533         unsigned i, j;
2534         unsigned offset;
2535         unsigned max;
2536         int ret;
2537
2538         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2539
2540         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2541         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2542                 ret = -ENOMEM;
2543                 goto out;
2544         }
2545
2546         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2547         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2548         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2549                 ret = -ENOMEM;
2550                 goto out;
2551         }
2552
2553         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2554         if (ret < 0)
2555                 goto out;
2556
2557         /* order 0 is regular bitmap */
2558         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2559         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2560
2561         i = 1;
2562         offset = 0;
2563         max = sb->s_blocksize << 2;
2564         do {
2565                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2566                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2567                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2568                 max = max >> 1;
2569                 i++;
2570         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2571
2572         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2573         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2574
2575         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2576         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2577         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2578         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2579         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2580         /*
2581          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2582          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2583          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2584          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2585          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2586          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2587          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2588          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2589          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2590          * which seems reasonable as a default.
2591          */
2592         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2593                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2594         /*
2595          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2596          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2597          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2598          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2599          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2600          * the stripes.
2601          */
2602         if (sbi->s_stripe > 1) {
2603                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2604                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2605         }
2606
2607         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2608         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2609                 ret = -ENOMEM;
2610                 goto out_free_groupinfo_slab;
2611         }
2612         for_each_possible_cpu(i) {
2613                 struct ext4_locality_group *lg;
2614                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2615                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2616                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2617                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2618                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2619         }
2620
2621         /* init file for buddy data */
2622         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2623         if (ret != 0)
2624                 goto out_free_locality_groups;
2625
2626         if (sbi->s_proc)
2627                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2628                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2629
2630         return 0;
2631
2632 out_free_locality_groups:
2633         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2634         sbi->s_locality_groups = NULL;
2635 out_free_groupinfo_slab:
2636         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2637 out:
2638         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2639         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2640         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2641         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2642         return ret;
2643 }
2644
2645 /* need to called with the ext4 group lock held */
2646 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2647 {
2648         struct ext4_prealloc_space *pa;
2649         struct list_head *cur, *tmp;
2650         int count = 0;
2651
2652         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2653                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2654                 list_del(&pa->pa_group_list);
2655                 count++;
2656                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2657         }
2658         if (count)
2659                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2660
2661 }
2662
2663 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2664 {
2665         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2666         ext4_group_t i;
2667         int num_meta_group_infos;
2668         struct ext4_group_info *grinfo;
2669         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2670         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2671
2672         if (sbi->s_proc)
2673                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2674
2675         if (sbi->s_group_info) {
2676                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2677                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2678 #ifdef DOUBLE_CHECK
2679                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2680 #endif
2681                         ext4_lock_group(sb, i);
2682                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2683                         ext4_unlock_group(sb, i);
2684                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2685                 }
2686                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2687                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2688                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2689                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2690                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2691                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2692         }
2693         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2694         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2695         if (sbi->s_buddy_cache)
2696                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2697         if (sbi->s_mb_stats) {
2698                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2699                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2700                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2701                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2702                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2703                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2704                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2705                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2706                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2707                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2708                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2709                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2710                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2711                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2712                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2713                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2714                                 sbi->s_mb_generation_time);
2715                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2716                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2717                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2718                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2719         }
2720
2721         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2722
2723         return 0;
2724 }
2725
2726 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2727                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2728 {
2729         ext4_fsblk_t discard_block;
2730
2731         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2732                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2733         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2734         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2735                         (unsigned long long) discard_block, count);
2736         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2737 }
2738
2739 /*
2740  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2741  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2742  */
2743 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2744                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2745                                     int rc)
2746 {
2747         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2748         struct ext4_buddy e4b;
2749         struct ext4_group_info *db;
2750         int err, count = 0, count2 = 0;
2751
2752         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2753                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2754
2755         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2756                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2757                                          entry->efd_start_cluster,
2758                                          entry->efd_count);
2759                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2760                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2761                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2762                                  " with %d", entry->efd_group,
2763                                  entry->efd_start_cluster,
2764                                  entry->efd_count, err);
2765         }
2766
2767         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2768         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2769         BUG_ON(err != 0);
2770
2771
2772         db = e4b.bd_info;
2773         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2774         count += entry->efd_count;
2775         count2++;
2776         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2777         /* Take it out of per group rb tree */
2778         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2779         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2780
2781         /*
2782          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2783          * ext4_trim_fs can trim it.
2784          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2785          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2786          */
2787         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2788                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2789
2790         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2791                 /* No more items in the per group rb tree
2792                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2793                  */
2794                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2795                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2796         }
2797         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2798         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2799         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2800
2801         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2802 }
2803
2804 int __init ext4_init_mballoc(void)
2805 {
2806         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2807                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2808         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2809                 return -ENOMEM;
2810
2811         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2812                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2813         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2814                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2815                 return -ENOMEM;
2816         }
2817
2818         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2819                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2820         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2821                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2822                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2823                 return -ENOMEM;
2824         }
2825         return 0;
2826 }
2827
2828 void ext4_exit_mballoc(void)
2829 {
2830         /*
2831          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2832          * before destroying the slab cache.
2833          */
2834         rcu_barrier();
2835         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2836         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2837         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2838         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2839 }
2840
2841
2842 /*
2843  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2844  * Returns 0 if success or error code
2845  */
2846 static noinline_for_stack int
2847 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2848                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2849 {
2850         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2851         struct ext4_group_desc *gdp;
2852         struct buffer_head *gdp_bh;
2853         struct ext4_sb_info *sbi;
2854         struct super_block *sb;
2855         ext4_fsblk_t block;
2856         int err, len;
2857
2858         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2859         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2860
2861         sb = ac->ac_sb;
2862         sbi = EXT4_SB(sb);
2863
2864         err = -EIO;
2865         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2866         if (!bitmap_bh)
2867                 goto out_err;
2868
2869         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2870         if (err)
2871                 goto out_err;
2872
2873         err = -EIO;
2874         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2875         if (!gdp)
2876                 goto out_err;
2877
2878         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2879                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2880
2881         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2882         if (err)
2883                 goto out_err;
2884
2885         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2886
2887         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2888         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2889                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2890                            "fs metadata", block, block+len);
2891                 /* File system mounted not to panic on error
2892                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2893                  * We leak some of the blocks here.
2894                  */
2895                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2896                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2897                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2898                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2899                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2900                 if (!err)
2901                         err = -EAGAIN;
2902                 goto out_err;
2903         }
2904
2905         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2906 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2907         {
2908                 int i;
2909                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2910                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2911                                                 bitmap_bh->b_data));
2912                 }
2913         }
2914 #endif
2915         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2916                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2917         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2918                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2919                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2920                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2921                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2922         }
2923         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2924         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2925         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2926         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2927
2928         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2929         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2930         /*
2931          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2932          */
2933         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2934                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2935                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2936                                    reserv_clstrs);
2937
2938         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2939                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2940                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2941                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2942                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2943         }
2944
2945         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2946         if (err)
2947                 goto out_err;
2948         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2949
2950 out_err:
2951         brelse(bitmap_bh);
2952         return err;
2953 }
2954
2955 /*
2956  * here we normalize request for locality group
2957  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2958  * s_strip if we set the same via mount option.
2959  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2960  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2961  *
2962  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2963  */
2964 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2965 {
2966         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2967         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2968
2969         BUG_ON(lg == NULL);
2970         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2971         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2972                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2973 }
2974
2975 /*
2976  * Normalization means making request better in terms of
2977  * size and alignment
2978  */
2979 static noinline_for_stack void
2980 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2981                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2982 {
2983         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2984         int bsbits, max;
2985         ext4_lblk_t end;
2986         loff_t size, start_off;
2987         loff_t orig_size __maybe_unused;
2988         ext4_lblk_t start;
2989         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2990         struct ext4_prealloc_space *pa;
2991
2992         /* do normalize only data requests, metadata requests
2993            do not need preallocation */
2994         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2995                 return;
2996
2997         /* sometime caller may want exact blocks */
2998         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2999                 return;
3000
3001         /* caller may indicate that preallocation isn't
3002          * required (it's a tail, for example) */
3003         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3004                 return;
3005
3006         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3007                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3008                 return ;
3009         }
3010
3011         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3012
3013         /* first, let's learn actual file size
3014          * given current request is allocated */
3015         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3016         size = size << bsbits;
3017         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3018                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3019         orig_size = size;
3020
3021         /* max size of free chunks */
3022         max = 2 << bsbits;
3023
3024 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3025                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3026
3027         /* first, try to predict filesize */
3028         /* XXX: should this table be tunable? */
3029         start_off = 0;
3030         if (size <= 16 * 1024) {
3031                 size = 16 * 1024;
3032         } else if (size <= 32 * 1024) {
3033                 size = 32 * 1024;
3034         } else if (size <= 64 * 1024) {
3035                 size = 64 * 1024;
3036         } else if (size <= 128 * 1024) {
3037                 size = 128 * 1024;
3038         } else if (size <= 256 * 1024) {
3039                 size = 256 * 1024;
3040         } else if (size <= 512 * 1024) {
3041                 size = 512 * 1024;
3042         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3043                 size = 1024 * 1024;
3044         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3045                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3046                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3047                 size = 2 * 1024 * 1024;
3048         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3049                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3050                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3051                 size = 4 * 1024 * 1024;
3052         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3053                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3054                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3055                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3056                 size = 8 * 1024 * 1024;
3057         } else {
3058                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3059                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
3060         }
3061         size = size >> bsbits;
3062         start = start_off >> bsbits;
3063
3064         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3065         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3066                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3067                 start = ar->lleft + 1;
3068         }
3069         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3070                 size -= start + size - ar->lright;
3071
3072         end = start + size;
3073
3074         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3075         rcu_read_lock();
3076         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3077                 ext4_lblk_t pa_end;
3078
3079                 if (pa->pa_deleted)
3080                         continue;
3081                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3082                 if (pa->pa_deleted) {
3083                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3084                         continue;
3085                 }
3086
3087                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3088                                                   pa->pa_len);
3089
3090                 /* PA must not overlap original request */
3091                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3092                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3093
3094                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3095                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3096                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3097                         continue;
3098                 }
3099                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3100
3101                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3102                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3103                         BUG_ON(pa_end < start);
3104                         start = pa_end;
3105                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3106                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3107                         end = pa->pa_lstart;
3108                 }
3109                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3110         }
3111         rcu_read_unlock();
3112         size = end - start;
3113
3114         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3115         rcu_read_lock();
3116         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3117                 ext4_lblk_t pa_end;
3118
3119                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3120                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3121                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3122                                                           pa->pa_len);
3123                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3124                 }
3125                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3126         }
3127         rcu_read_unlock();
3128
3129         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3130                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3131                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3132                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3133                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3134                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3135         }
3136         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3137                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3138         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3139
3140         /* now prepare goal request */
3141
3142         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3143          * placement or satisfy big request as is */
3144         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3145         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3146
3147         /* define goal start in order to merge */
3148         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3149                 /* merge to the right */
3150                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3151                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3152                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3153                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3154         }
3155         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3156                 /* merge to the left */
3157                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3158                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3159                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3160                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3161         }
3162
3163         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3164                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3165 }
3166
3167 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3168 {
3169         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3170
3171         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3172                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3173                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3174                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3175                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3176                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3177                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3178                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3179                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3180                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3181                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3182         }
3183
3184         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3185                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3186         else
3187                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3188 }
3189
3190 /*
3191  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3192  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3193  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3194  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3195  */
3196 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3197 {
3198         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3199
3200         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3201                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3202 }
3203
3204 /*
3205  * use blocks preallocated to inode
3206  */
3207 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3208                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3209 {
3210         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3211         ext4_fsblk_t start;
3212         ext4_fsblk_t end;
3213         int len;
3214
3215         /* found preallocated blocks, use them */
3216         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3217         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3218                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3219         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3220         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3221                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3222         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3223         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3224         ac->ac_pa = pa;
3225
3226         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3227         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3228         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3229         pa->pa_free -= len;
3230
3231         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3232 }
3233
3234 /*
3235  * use blocks preallocated to locality group
3236  */
3237 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3238                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3239 {
3240         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3241
3242         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3243                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3244                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3245         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3246         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3247         ac->ac_pa = pa;
3248
3249         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3250          * possible race when the group is being loaded concurrently
3251          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3252          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3253          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3254          */
3255         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3256 }
3257
3258 /*
3259  * Return the prealloc space that have minimal distance
3260  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3261  * space that is having currently known minimal distance
3262  * from the goal block.
3263  */
3264 static struct ext4_prealloc_space *
3265 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3266                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3267                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3268 {
3269         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3270
3271         if (cpa == NULL) {
3272                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3273                 return pa;
3274         }
3275         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3276         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3277
3278         if (cur_distance <= new_distance)
3279                 return cpa;
3280
3281         /* drop the previous reference */
3282         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3283         atomic_inc(&pa->pa_count);
3284         return pa;
3285 }
3286
3287 /*
3288  * search goal blocks in preallocated space
3289  */
3290 static noinline_for_stack int
3291 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3292 {
3293         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3294         int order, i;
3295         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3296         struct ext4_locality_group *lg;
3297         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3298         ext4_fsblk_t goal_block;
3299
3300         /* only data can be preallocated */
3301         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3302                 return 0;
3303
3304         /* first, try per-file preallocation */
3305         rcu_read_lock();
3306         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3307
3308                 /* all fields in this condition don't change,
3309                  * so we can skip locking for them */
3310                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3311                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3312                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3313                         continue;
3314
3315                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3316                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3317                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3318                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3319                         continue;
3320
3321                 /* found preallocated blocks, use them */
3322                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3323                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3324                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3325                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3326                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3327                         ac->ac_criteria = 10;
3328                         rcu_read_unlock();
3329                         return 1;
3330                 }
3331                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3332         }
3333         rcu_read_unlock();
3334
3335         /* can we use group allocation? */
3336         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3337                 return 0;
3338
3339         /* inode may have no locality group for some reason */
3340         lg = ac->ac_lg;
3341         if (lg == NULL)
3342                 return 0;
3343         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3344         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3345                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3346                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3347
3348         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3349         /*
3350          * search for the prealloc space that is having
3351          * minimal distance from the goal block.
3352          */
3353         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3354                 rcu_read_lock();
3355                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3356                                         pa_inode_list) {
3357                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3358                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3359                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3360
3361                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3362                                                                 pa, cpa);
3363                         }
3364                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3365                 }
3366                 rcu_read_unlock();
3367         }
3368         if (cpa) {
3369                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3370                 ac->ac_criteria = 20;
3371                 return 1;
3372         }
3373         return 0;
3374 }
3375
3376 /*
3377  * the function goes through all block freed in the group
3378  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3379  * buddy must be generated from this bitmap
3380  * Need to be called with the ext4 group lock held
3381  */
3382 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3383                                                 ext4_group_t group)
3384 {
3385         struct rb_node *n;
3386         struct ext4_group_info *grp;
3387         struct ext4_free_data *entry;
3388
3389         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3390         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3391
3392         while (n) {
3393                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3394                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3395                 n = rb_next(n);
3396         }
3397         return;
3398 }
3399
3400 /*
3401  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3402  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3403  * Need to be called with ext4 group lock held
3404  */
3405 static noinline_for_stack
3406 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3407                                         ext4_group_t group)
3408 {
3409         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3410         struct ext4_prealloc_space *pa;
3411         struct list_head *cur;
3412         ext4_group_t groupnr;
3413         ext4_grpblk_t start;
3414         int preallocated = 0;
3415         int len;
3416
3417         /* all form of preallocation discards first load group,
3418          * so the only competing code is preallocation use.
3419          * we don't need any locking here
3420          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3421          * otherwise we could leave used blocks available for
3422          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3423          * is dropping preallocation
3424          */
3425         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3426                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3427                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3428                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3429                                              &groupnr, &start);
3430                 len = pa->pa_len;
3431                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3432                 if (unlikely(len == 0))
3433                         continue;
3434                 BUG_ON(groupnr != group);
3435                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3436                 preallocated += len;
3437         }
3438         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3439 }
3440
3441 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3442 {
3443         struct ext4_prealloc_space *pa;
3444         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3445
3446         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3447         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3448         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3449 }
3450
3451 /*
3452  * drops a reference to preallocated space descriptor
3453  * if this was the last reference and the space is consumed
3454  */
3455 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3456                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3457 {
3458         ext4_group_t grp;
3459         ext4_fsblk_t grp_blk;
3460
3461         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3462         spin_lock(&pa->pa_lock);
3463         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3464                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3465                 return;
3466         }
3467
3468         if (pa->pa_deleted == 1) {
3469                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3470                 return;
3471         }
3472
3473         pa->pa_deleted = 1;
3474         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3475
3476         grp_blk = pa->pa_pstart;
3477         /*
3478          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3479          * next group when pa is used up
3480          */
3481         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3482                 grp_blk--;
3483
3484         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3485
3486         /*
3487          * possible race:
3488          *
3489          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3490          *                                      find block B in PA
3491          *  copy on-disk bitmap to buddy
3492          *                                      mark B in on-disk bitmap
3493          *                                      drop PA from group
3494          *  mark all PAs in buddy
3495          *
3496          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3497          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3498          * against that pair
3499          */
3500         ext4_lock_group(sb, grp);
3501         list_del(&pa->pa_group_list);
3502         ext4_unlock_group(sb, grp);
3503
3504         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3505         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3506         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3507
3508         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3509 }
3510
3511 /*
3512  * creates new preallocated space for given inode
3513  */
3514 static noinline_for_stack int
3515 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3516 {
3517         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3518         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3519         struct ext4_prealloc_space *pa;
3520         struct ext4_group_info *grp;
3521         struct ext4_inode_info *ei;
3522
3523         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3524         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3525         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3526         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3527
3528         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3529         if (pa == NULL)
3530                 return -ENOMEM;
3531
3532         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3533                 int winl;
3534                 int wins;
3535                 int win;
3536                 int offs;
3537
3538                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3539                  * so, found space must get proper lstart
3540                  * to cover original request */
3541                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3542                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3543
3544                 /* we're limited by original request in that
3545                  * logical block must be covered any way
3546                  * winl is window we can move our chunk within */
3547                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3548
3549                 /* also, we should cover whole original request */
3550                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3551
3552                 /* the smallest one defines real window */
3553                 win = min(winl, wins);
3554
3555                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3556                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3557                 if (offs && offs < win)
3558                         win = offs;
3559
3560                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3561                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3562                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3563                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3564         }
3565
3566         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3567          * allocated blocks for history */
3568         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3569
3570         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3571         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3572         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3573         pa->pa_free = pa->pa_len;
3574         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3575         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3576         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3577         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3578         pa->pa_deleted = 0;
3579         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3580
3581         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3582                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3583         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3584
3585         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3586         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3587
3588         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3589         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3590
3591         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3592         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3593
3594         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3595         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3596         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3597
3598         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3599         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3600         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3601
3602         return 0;
3603 }
3604
3605 /*
3606  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3607  */
3608 static noinline_for_stack int
3609 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3610 {
3611         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3612         struct ext4_locality_group *lg;
3613         struct ext4_prealloc_space *pa;
3614         struct ext4_group_info *grp;
3615
3616         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3617         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3618         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3619         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3620
3621         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3622         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3623         if (pa == NULL)
3624                 return -ENOMEM;
3625
3626         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3627          * allocated blocks for history */
3628         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3629
3630         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3631         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3632         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3633         pa->pa_free = pa->pa_len;
3634         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3635         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3636         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3637         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3638         pa->pa_deleted = 0;
3639         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3640
3641         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3642                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3643         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3644
3645         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3646         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3647
3648         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3649         lg = ac->ac_lg;
3650         BUG_ON(lg == NULL);
3651
3652         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3653         pa->pa_inode = NULL;
3654
3655         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3656         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3657         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3658
3659         /*
3660          * We will later add the new pa to the right bucket
3661          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3662          */
3663         return 0;
3664 }
3665
3666 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3667 {
3668         int err;
3669
3670         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3671                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3672         else
3673                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3674         return err;
3675 }
3676
3677 /*
3678  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3679  * in-core bitmap and buddy.
3680  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3681  * nobody else can find/use it.
3682  * the caller MUST hold group/inode locks.
3683  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3684  */
3685 static noinline_for_stack int
3686 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3687                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3688 {
3689         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3690         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3691         unsigned int end;
3692         unsigned int next;
3693         ext4_group_t group;
3694         ext4_grpblk_t bit;
3695         unsigned long long grp_blk_start;
3696         int err = 0;
3697         int free = 0;
3698
3699         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3700         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3701         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3702         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3703         end = bit + pa->pa_len;
3704
3705         while (bit < end) {
3706                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3707                 if (bit >= end)
3708                         break;
3709                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3710                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3711                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3712                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3713                 free += next - bit;
3714
3715                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3716                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3717                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3718                                                next - bit);
3719                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3720                 bit = next + 1;
3721         }
3722         if (free != pa->pa_free) {
3723                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3724                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3725                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3726                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3727                          (unsigned long) pa->pa_len);
3728                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3729                                         free, pa->pa_free);
3730                 /*
3731                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3732                  * from the bitmap and continue.
3733                  */
3734         }
3735         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3736
3737         return err;
3738 }
3739
3740 static noinline_for_stack int
3741 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3742                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3743 {
3744         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3745         ext4_group_t group;
3746         ext4_grpblk_t bit;
3747
3748         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3749         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3750         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3751         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3752         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3753         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3754         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3755
3756         return 0;
3757 }
3758
3759 /*
3760  * releases all preallocations in given group
3761  *
3762  * first, we need to decide discard policy:
3763  * - when do we discard
3764  *   1) ENOSPC
3765  * - how many do we discard
3766  *   1) how many requested
3767  */
3768 static noinline_for_stack int
3769 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3770                                         ext4_group_t group, int needed)
3771 {
3772         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3773         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3774         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3775         struct list_head list;
3776         struct ext4_buddy e4b;
3777         int err;
3778         int busy = 0;
3779         int free = 0;
3780
3781         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3782
3783         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3784                 return 0;
3785
3786         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3787         if (bitmap_bh == NULL) {
3788                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3789                 return 0;
3790         }
3791
3792         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3793         if (err) {
3794                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3795                 put_bh(bitmap_bh);
3796                 return 0;
3797         }
3798
3799         if (needed == 0)
3800                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3801
3802         INIT_LIST_HEAD(&list);
3803 repeat:
3804         ext4_lock_group(sb, group);
3805         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3806                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3807                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3808                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3809                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3810                         busy = 1;
3811                         continue;
3812                 }
3813                 if (pa->pa_deleted) {
3814                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3815                         continue;
3816                 }
3817
3818                 /* seems this one can be freed ... */
3819                 pa->pa_deleted = 1;
3820
3821                 /* we can trust pa_free ... */
3822                 free += pa->pa_free;
3823
3824                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3825
3826                 list_del(&pa->pa_group_list);
3827                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3828         }
3829
3830         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3831         if (free < needed && busy) {
3832                 busy = 0;
3833                 ext4_unlock_group(sb, group);
3834                 cond_resched();
3835                 goto repeat;
3836         }
3837
3838         /* found anything to free? */
3839         if (list_empty(&list)) {
3840                 BUG_ON(free != 0);
3841                 goto out;
3842         }
3843
3844         /* now free all selected PAs */
3845         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3846
3847                 /* remove from object (inode or locality group) */
3848                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3849                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3850                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3851
3852                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3853                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3854                 else
3855                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3856
3857                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3858                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3859         }
3860
3861 out:
3862         ext4_unlock_group(sb, group);
3863         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3864         put_bh(bitmap_bh);
3865         return free;
3866 }
3867
3868 /*
3869  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3870  *
3871  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3872  * We don't want another block to be served from the prealloc
3873  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3874  *
3875  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3876  */
3877 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3878 {
3879         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3880         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3881         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3882         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3883         ext4_group_t group = 0;
3884         struct list_head list;
3885         struct ext4_buddy e4b;
3886         int err;
3887
3888         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3889                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3890                 return;
3891         }
3892
3893         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3894         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3895
3896         INIT_LIST_HEAD(&list);
3897
3898 repeat:
3899         /* first, collect all pa's in the inode */
3900         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3901         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3902                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3903                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3904                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3905                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3906                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3907                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3908                          * use preallocation while we're discarding it */
3909                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3910                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3911                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3912                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3913                         WARN_ON(1);
3914                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3915                         goto repeat;
3916
3917                 }
3918                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3919                         pa->pa_deleted = 1;
3920                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3921                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3922                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3923                         continue;
3924                 }
3925
3926                 /* someone is deleting pa right now */
3927                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3928                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3929
3930                 /* we have to wait here because pa_deleted
3931                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3932                  * the list. as we might be called from
3933                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3934                  * and concurrent thread which is unlinking
3935                  * pa from inode's list may access already
3936                  * freed memory, bad-bad-bad */
3937
3938                 /* XXX: if this happens too often, we can
3939                  * add a flag to force wait only in case
3940                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3941                  * regular truncate */
3942                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3943                 goto repeat;
3944         }
3945         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3946
3947         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3948                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3949                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
3950
3951                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3952                 if (err) {
3953                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3954                                         group);
3955                         continue;
3956                 }
3957
3958                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3959                 if (bitmap_bh == NULL) {
3960                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3961                                         group);
3962                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3963                         continue;
3964                 }
3965
3966                 ext4_lock_group(sb, group);
3967                 list_del(&pa->pa_group_list);
3968                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3969                 ext4_unlock_group(sb, group);
3970
3971                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3972                 put_bh(bitmap_bh);
3973
3974                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3975                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3976         }
3977 }
3978
3979 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3980 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3981 {
3982         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3983         ext4_group_t ngroups, i;
3984
3985         if (!ext4_mballoc_debug ||
3986             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3987                 return;
3988
3989         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
3990                         " Allocation context details:");
3991         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
3992                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3993         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
3994                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3995                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
3996                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3997                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3998                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3999                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4000                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4001                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4002                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4003                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4004                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4005                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4006                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4007                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4008                         (int)ac->ac_criteria);
4009         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%lu scanned, %d found",
4010                  ac->ac_ex_scanned, ac->ac_found);
4011         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4012         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4013         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4014                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4015                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4016                 ext4_grpblk_t start;
4017                 struct list_head *cur;
4018                 ext4_lock_group(sb, i);
4019                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4020                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4021                                         pa_group_list);
4022                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4023                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4024                                                      NULL, &start);
4025                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4026                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4027                                start, pa->pa_len);
4028                 }
4029                 ext4_unlock_group(sb, i);
4030
4031                 if (grp->bb_free == 0)
4032                         continue;
4033                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4034                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4035         }
4036         printk(KERN_ERR "\n");
4037 }
4038 #else
4039 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4040 {
4041         return;
4042 }
4043 #endif
4044
4045 /*
4046  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4047  * file is determined by the current size or the resulting size after
4048  * allocation which ever is larger
4049  *
4050  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4051  */
4052 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4053 {
4054         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4055         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4056         loff_t size, isize;
4057
4058         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4059                 return;
4060
4061         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4062                 return;
4063
4064         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4065         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4066                 >> bsbits;
4067
4068         if ((size == isize) &&
4069             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4070             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4071                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4072                 return;
4073         }
4074
4075         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4076                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4077                 return;
4078         }
4079
4080         /* don't use group allocation for large files */
4081         size = max(size, isize);
4082         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4083                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4084                 return;
4085         }
4086
4087         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4088         /*
4089          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4090          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4091          * request from multiple CPUs.
4092          */
4093         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4094
4095         /* we're going to use group allocation */
4096         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4097
4098         /* serialize all allocations in the group */
4099         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4100 }
4101
4102 static noinline_for_stack int
4103 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4104                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4105 {
4106         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4107         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4108         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4109         ext4_group_t group;
4110         unsigned int len;
4111         ext4_fsblk_t goal;
4112         ext4_grpblk_t block;
4113
4114         /* we can't allocate > group size */
4115         len = ar->len;
4116
4117         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4118         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4119                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4120
4121         /* start searching from the goal */
4122         goal = ar->goal;
4123         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4124                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4125                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4126         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4127
4128         /* set up allocation goals */
4129         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical & ~(sbi->s_cluster_ratio - 1);
4130         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4131         ac->ac_sb = sb;
4132         ac->ac_inode = ar->inode;
4133         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4134         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4135         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4136         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4137         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4138         ac->ac_flags = ar->flags;
4139
4140         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4141          * locality group. this is a policy, actually */
4142         ext4_mb_group_or_file(ac);
4143
4144         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4145                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4146                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4147                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4148                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4149                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4150                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4151         return 0;
4152
4153 }
4154
4155 static noinline_for_stack void
4156 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4157                                         struct ext4_locality_group *lg,
4158                                         int order, int total_entries)
4159 {
4160         ext4_group_t group = 0;
4161         struct ext4_buddy e4b;
4162         struct list_head discard_list;
4163         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4164
4165         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4166
4167         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4168
4169         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4170         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4171                                                 pa_inode_list) {
4172                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4173                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4174                         /*
4175                          * This is the pa that we just used
4176                          * for block allocation. So don't
4177                          * free that
4178                          */
4179                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4180                         continue;
4181                 }
4182                 if (pa->pa_deleted) {
4183                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4184                         continue;
4185                 }
4186                 /* only lg prealloc space */
4187                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4188
4189                 /* seems this one can be freed ... */
4190                 pa->pa_deleted = 1;
4191                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4192
4193                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4194                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4195
4196                 total_entries--;
4197                 if (total_entries <= 5) {
4198                         /*
4199                          * we want to keep only 5 entries
4200                          * allowing it to grow to 8. This
4201                          * mak sure we don't call discard
4202                          * soon for this list.
4203                          */
4204                         break;
4205                 }
4206         }
4207         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4208
4209         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4210
4211                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4212                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4213                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4214                                         group);
4215                         continue;
4216                 }
4217                 ext4_lock_group(sb, group);
4218                 list_del(&pa->pa_group_list);
4219                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4220                 ext4_unlock_group(sb, group);
4221
4222                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4223                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4224                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4225         }
4226 }
4227
4228 /*
4229  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4230  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4231  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4232  *
4233  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4234  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4235  */
4236
4237 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4238 {
4239         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4240         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4241         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4242         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4243
4244         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4245         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4246                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4247                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4248         /* Add the prealloc space to lg */
4249         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4250         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4251                                                 pa_inode_list) {
4252                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4253                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4254                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4255                         continue;
4256                 }
4257                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4258                         /* Add to the tail of the previous entry */
4259                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4260                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4261                         added = 1;
4262                         /*
4263                          * we want to count the total
4264                          * number of entries in the list
4265                          */
4266                 }
4267                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4268                 lg_prealloc_count++;
4269         }
4270         if (!added)
4271                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4272                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4273         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4274
4275         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4276         if (lg_prealloc_count > 8) {
4277                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4278                                                   order, lg_prealloc_count);
4279                 return;
4280         }
4281         return ;
4282 }
4283
4284 /*
4285  * release all resource we used in allocation
4286  */
4287 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4288 {
4289         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4290         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4291         if (pa) {
4292                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4293                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4294                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4295                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4296                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4297                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4298                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4299                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4300                 }
4301         }
4302         if (pa) {
4303                 /*
4304                  * We want to add the pa to the right bucket.
4305                  * Remove it from the list and while adding
4306                  * make sure the list to which we are adding
4307                  * doesn't grow big.
4308                  */
4309                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4310                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4311                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4312                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4313                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4314                 }
4315                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4316         }
4317         if (ac->ac_bitmap_page)
4318                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4319         if (ac->ac_buddy_page)
4320                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4321         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4322                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4323         ext4_mb_collect_stats(ac);
4324         return 0;
4325 }
4326
4327 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4328 {
4329         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4330         int ret;
4331         int freed = 0;
4332
4333         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4334         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4335                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4336                 freed += ret;
4337                 needed -= ret;
4338         }
4339
4340         return freed;
4341 }
4342
4343 /*
4344  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4345  * it tries to use preallocation first, then falls back
4346  * to usual allocation
4347  */
4348 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4349                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4350 {
4351         int freed;
4352         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4353         struct ext4_sb_info *sbi;
4354         struct super_block *sb;
4355         ext4_fsblk_t block = 0;
4356         unsigned int inquota = 0;
4357         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4358
4359         might_sleep();
4360         sb = ar->inode->i_sb;
4361         sbi = EXT4_SB(sb);
4362
4363         trace_ext4_request_blocks(ar);
4364
4365         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4366         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4367                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4368
4369         /*
4370          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4371          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4372          * reserved when data being copied into pagecache.
4373          */
4374         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4375                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4376         else {
4377                 /* Without delayed allocation we need to verify
4378                  * there is enough free blocks to do block allocation
4379                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4380                  */
4381                 while (ar->len &&
4382                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4383
4384                         /* let others to free the space */
4385                         cond_resched();
4386                         ar->len = ar->len >> 1;
4387                 }
4388                 if (!ar->len) {
4389                         *errp = -ENOSPC;
4390                         return 0;
4391                 }
4392                 reserv_clstrs = ar->len;
4393                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4394                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4395                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4396                 } else {
4397                         while (ar->len &&
4398                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4399                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4400
4401                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4402                                 ar->len--;
4403                         }
4404                 }
4405                 inquota = ar->len;
4406                 if (ar->len == 0) {
4407                         *errp = -EDQUOT;
4408                         goto out;
4409                 }
4410         }
4411
4412         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4413         if (!ac) {
4414                 ar->len = 0;
4415                 *errp = -ENOMEM;
4416                 goto out;
4417         }
4418
4419         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4420         if (*errp) {
4421                 ar->len = 0;
4422                 goto out;
4423         }
4424
4425         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4426         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4427                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4428                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4429 repeat:
4430                 /* allocate space in core */
4431                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4432                 if (*errp)
4433                         goto discard_and_exit;
4434
4435                 /* as we've just preallocated more space than
4436                  * user requested originally, we store allocated
4437                  * space in a special descriptor */
4438                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4439                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4440                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4441                 if (*errp) {
4442                 discard_and_exit:
4443                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4444                         goto errout;
4445                 }
4446         }
4447         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4448                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4449                 if (*errp == -EAGAIN) {
4450                         /*
4451                          * drop the reference that we took
4452                          * in ext4_mb_use_best_found
4453                          */
4454                         ext4_mb_release_context(ac);
4455                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4456                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4457                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4458                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4459                         goto repeat;
4460                 } else if (*errp) {
4461                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4462                         goto errout;
4463                 } else {
4464                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4465                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4466                 }
4467         } else {
4468                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4469                 if (freed)
4470                         goto repeat;
4471                 *errp = -ENOSPC;
4472         }
4473
4474 errout:
4475         if (*errp) {
4476                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4477                 ar->len = 0;
4478                 ext4_mb_show_ac(ac);
4479         }
4480         ext4_mb_release_context(ac);
4481 out:
4482         if (ac)
4483                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4484         if (inquota && ar->len < inquota)
4485                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4486         if (!ar->len) {
4487                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4488                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4489                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4490                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4491                                                 reserv_clstrs);
4492         }
4493
4494         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4495
4496         return block;
4497 }
4498
4499 /*
4500  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4501  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4502  * AND the blocks are associated with the same group.
4503  */
4504 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4505                         struct ext4_free_data *entry2)
4506 {
4507         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4508             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4509             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4510                 return 1;
4511         return 0;
4512 }
4513
4514 static noinline_for_stack int
4515 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4516                       struct ext4_free_data *new_entry)
4517 {
4518         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4519         ext4_grpblk_t cluster;
4520         struct ext4_free_data *entry;
4521         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4522         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4523         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4524         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4525         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4526
4527         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4528         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4529         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4530
4531         new_node = &new_entry->efd_node;
4532         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4533
4534         if (!*n) {
4535                 /* first free block exent. We need to
4536                    protect buddy cache from being freed,
4537                  * otherwise we'll refresh it from
4538                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4539                  * blocks */
4540                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4541                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4542         }
4543         while (*n) {
4544                 parent = *n;
4545                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4546                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4547                         n = &(*n)->rb_left;
4548                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4549                         n = &(*n)->rb_right;
4550                 else {
4551                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4552                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4553                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4554                                 "Block already on to-be-freed list");
4555                         return 0;
4556                 }
4557         }
4558
4559         rb_link_node(new_node, parent, n);
4560         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4561
4562         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4563         node = rb_prev(new_node);
4564         if (node) {
4565                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4566                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4567                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4568                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4569                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4570                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4571                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4572                 }
4573         }
4574
4575         node = rb_next(new_node);
4576         if (node) {
4577                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4578                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4579                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4580                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4581                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4582                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4583                 }
4584         }
4585         /* Add the extent to transaction's private list */
4586         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4587                                   &new_entry->efd_jce);
4588         return 0;
4589 }
4590
4591 /**
4592  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4593  * @handle:             handle for this transaction
4594  * @inode:              inode
4595  * @block:              start physical block to free
4596  * @count:              number of blocks to count
4597  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4598  */
4599 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4600                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4601                       unsigned long count, int flags)
4602 {
4603         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4604         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4605         struct ext4_group_desc *gdp;
4606         unsigned int overflow;
4607         ext4_grpblk_t bit;
4608         struct buffer_head *gd_bh;
4609         ext4_group_t block_group;
4610         struct ext4_sb_info *sbi;
4611         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
4612         struct ext4_buddy e4b;
4613         unsigned int count_clusters;
4614         int err = 0;
4615         int ret;
4616
4617         might_sleep();
4618         if (bh) {
4619                 if (block)
4620                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4621                 else
4622                         block = bh->b_blocknr;
4623         }
4624
4625         sbi = EXT4_SB(sb);
4626         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4627             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4628                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4629                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4630                 goto error_return;
4631         }
4632
4633         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4634         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4635
4636         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4637                 struct buffer_head *tbh = bh;
4638                 int i;
4639
4640                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4641
4642                 for (i = 0; i < count; i++) {
4643                         cond_resched();
4644                         if (!bh)
4645                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4646                                                         block + i);
4647                         if (!tbh)
4648                                 continue;
4649                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4650                                     inode, tbh, block + i);
4651                 }
4652         }
4653
4654         /*
4655          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4656          * after the transaction is committed, which we can do by
4657          * treating the block as metadata, below.  We make an
4658          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4659          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4660          */
4661         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4662                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4663
4664         /*
4665          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4666          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4667          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4668          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4669          * requested to avoid doing so.
4670          */
4671         overflow = block & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4672         if (overflow) {
4673                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4674                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4675                         block += overflow;
4676                         if (count > overflow)
4677                                 count -= overflow;
4678                         else
4679                                 return;
4680                 } else {
4681                         block -= overflow;
4682                         count += overflow;
4683                 }
4684         }
4685         overflow = count & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4686         if (overflow) {
4687                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4688                         if (count > overflow)
4689                                 count -= overflow;
4690                         else
4691                                 return;
4692                 } else
4693                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4694         }
4695
4696 do_more:
4697         overflow = 0;
4698         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4699
4700         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4701                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4702                 return;
4703
4704         /*
4705          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4706          * boundary.
4707          */
4708         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4709                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4710                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4711                 count -= overflow;
4712         }
4713         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4714         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4715         if (!bitmap_bh) {
4716                 err = -EIO;
4717                 goto error_return;
4718         }
4719         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4720         if (!gdp) {
4721                 err = -EIO;
4722                 goto error_return;
4723         }
4724
4725         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4726             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4727             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4728                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4729             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4730                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4731
4732                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4733                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4734                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4735                 goto error_return;
4736         }
4737
4738         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4739         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4740         if (err)
4741                 goto error_return;
4742
4743         /*
4744          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4745          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4746          * using it
4747          */
4748         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4749         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4750         if (err)
4751                 goto error_return;
4752 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4753         {
4754                 int i;
4755                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4756                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4757         }
4758 #endif
4759         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4760
4761         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4762         if (err)
4763                 goto error_return;
4764
4765         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4766                 struct ext4_free_data *new_entry;
4767                 /*
4768                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4769                  * be used until this transaction is committed
4770                  */
4771         retry:
4772                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4773                 if (!new_entry) {
4774                         /*
4775                          * We use a retry loop because
4776                          * ext4_free_blocks() is not allowed to fail.
4777                          */
4778                         cond_resched();
4779                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
4780                         goto retry;
4781                 }
4782                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4783                 new_entry->efd_group = block_group;
4784                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4785                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4786
4787                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4788                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4789                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4790         } else {
4791                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4792                  * with group lock held. generate_buddy look at
4793                  * them with group lock_held
4794                  */
4795                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4796                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4797                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4798                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4799                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4800                                          " with %d", block_group, bit, count,
4801                                          err);
4802                 } else
4803                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4804
4805                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4806                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4807                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4808         }
4809
4810         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4811         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4812         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4813         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4814         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4815
4816         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4817                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4818                 atomic64_add(count_clusters,
4819                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4820         }
4821
4822         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_RESERVE && ei->i_reserved_data_blocks) {
4823                 percpu_counter_add(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4824                                    count_clusters);
4825                 spin_lock(&ei->i_block_reservation_lock);
4826                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA)
4827                         ei->i_reserved_meta_blocks += count_clusters;
4828                 else
4829                         ei->i_reserved_data_blocks += count_clusters;
4830                 spin_unlock(&ei->i_block_reservation_lock);
4831                 if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4832                         dquot_reclaim_block(inode,
4833                                         EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4834         } else if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4835                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4836         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4837
4838         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4839
4840         /* We dirtied the bitmap block */
4841         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4842         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4843
4844         /* And the group descriptor block */
4845         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4846         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4847         if (!err)
4848                 err = ret;
4849
4850         if (overflow && !err) {
4851                 block += count;
4852                 count = overflow;
4853                 put_bh(bitmap_bh);
4854                 goto do_more;
4855         }
4856 error_return:
4857         brelse(bitmap_bh);
4858         ext4_std_error(sb, err);
4859         return;
4860 }
4861
4862 /**
4863  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4864  * @handle:                     handle to this transaction
4865  * @sb:                         super block
4866  * @block:                      start physical block to add to the block group
4867  * @count:                      number of blocks to free
4868  *
4869  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4870  */
4871 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4872                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4873 {
4874         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4875         struct buffer_head *gd_bh;
4876         ext4_group_t block_group;
4877         ext4_grpblk_t bit;
4878         unsigned int i;
4879         struct ext4_group_desc *desc;
4880         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4881         struct ext4_buddy e4b;
4882         int err = 0, ret, blk_free_count;
4883         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4884
4885         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4886
4887         if (count == 0)
4888                 return 0;
4889
4890         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4891         /*
4892          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4893          * boundary.
4894          */
4895         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4896                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4897                              block_group);
4898                 err = -EINVAL;
4899                 goto error_return;
4900         }
4901
4902         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4903         if (!bitmap_bh) {
4904                 err = -EIO;
4905                 goto error_return;
4906         }
4907
4908         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4909         if (!desc) {
4910                 err = -EIO;
4911                 goto error_return;
4912         }
4913
4914         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4915             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4916             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4917             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4918                      sbi->s_itb_per_group)) {
4919                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4920                            "Block = %llu, count = %lu",
4921                            block, count);
4922                 err = -EINVAL;
4923                 goto error_return;
4924         }
4925
4926         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4927         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4928         if (err)
4929                 goto error_return;
4930
4931         /*
4932          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4933          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4934          * using it
4935          */
4936         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4937         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4938         if (err)
4939                 goto error_return;
4940
4941         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4942                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4943                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4944                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4945                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4946                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4947                 } else {
4948                         blocks_freed++;
4949                 }
4950         }
4951
4952         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4953         if (err)
4954                 goto error_return;
4955
4956         /*
4957          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4958          * with group lock held. generate_buddy look at
4959          * them with group lock_held
4960          */
4961         ext4_lock_group(sb, block_group);
4962         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4963         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4964         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4965         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4966         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
4967         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
4968         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4969         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4970                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
4971
4972         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4973                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4974                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
4975                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4976         }
4977
4978         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4979
4980         /* We dirtied the bitmap block */
4981         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4982         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4983
4984         /* And the group descriptor block */
4985         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4986         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4987         if (!err)
4988                 err = ret;
4989
4990 error_return:
4991         brelse(bitmap_bh);
4992         ext4_std_error(sb, err);
4993         return err;
4994 }
4995
4996 /**
4997  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4998  * @sb:         super block for the file system
4999  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5000  * @count:      number of blocks to TRIM
5001  * @group:      alloc. group we are working with
5002  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5003  *
5004  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5005  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5006  * be called with under the group lock.
5007  */
5008 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5009                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5010 {
5011         struct ext4_free_extent ex;
5012         int ret = 0;
5013
5014         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5015
5016         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5017
5018         ex.fe_start = start;
5019         ex.fe_group = group;
5020         ex.fe_len = count;
5021
5022         /*
5023          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5024          * being trimmed.
5025          */
5026         mb_mark_used(e4b, &ex);
5027         ext4_unlock_group(sb, group);
5028         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
5029         ext4_lock_group(sb, group);
5030         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5031         return ret;
5032 }
5033
5034 /**
5035  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5036  * @sb:                 super block for file system
5037  * @group:              group to be trimmed
5038  * @start:              first group block to examine
5039  * @max:                last group block to examine
5040  * @minblocks:          minimum extent block count
5041  *
5042  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5043  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5044  * the extent.
5045  *
5046  *
5047  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5048  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5049  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5050  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5051  */
5052 static ext4_grpblk_t
5053 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5054                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5055                    ext4_grpblk_t minblocks)
5056 {
5057         void *bitmap;
5058         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5059         struct ext4_buddy e4b;
5060         int ret = 0;
5061
5062         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5063
5064         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5065         if (ret) {
5066                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
5067                                 "information for %u", group);
5068                 return ret;
5069         }
5070         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5071
5072         ext4_lock_group(sb, group);
5073         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5074             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5075                 goto out;
5076
5077         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5078                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5079
5080         while (start <= max) {
5081                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5082                 if (start > max)
5083                         break;
5084                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5085
5086                 if ((next - start) >= minblocks) {
5087                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5088                                                next - start, group, &e4b);
5089                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5090                                 break;
5091                         ret = 0;
5092                         count += next - start;
5093                 }
5094                 free_count += next - start;
5095                 start = next + 1;
5096
5097                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5098                         count = -ERESTARTSYS;
5099                         break;
5100                 }
5101
5102                 if (need_resched()) {
5103                         ext4_unlock_group(sb, group);
5104                         cond_resched();
5105                         ext4_lock_group(sb, group);
5106                 }
5107
5108                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5109                         break;
5110         }
5111
5112         if (!ret) {
5113                 ret = count;
5114                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5115         }
5116 out:
5117         ext4_unlock_group(sb, group);
5118         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5119
5120         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5121                 count, group);
5122
5123         return ret;
5124 }
5125
5126 /**
5127  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5128  * @sb:                 superblock for filesystem
5129  * @range:              fstrim_range structure
5130  *
5131  * start:       First Byte to trim
5132  * len:         number of Bytes to trim from start
5133  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5134  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5135  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5136  * is invoked to trim all free space.
5137  */
5138 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5139 {
5140         struct ext4_group_info *grp;
5141         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5142         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5143         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5144         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5145                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5146         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5147         int ret = 0;
5148
5149         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5150         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5151         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5152                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5153
5154         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5155             start >= max_blks ||
5156             range->len < sb->s_blocksize)
5157                 return -EINVAL;
5158         if (end >= max_blks)
5159                 end = max_blks - 1;
5160         if (end <= first_data_blk)
5161                 goto out;
5162         if (start < first_data_blk)
5163                 start = first_data_blk;
5164
5165         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5166         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5167                                      &first_group, &first_cluster);
5168         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5169                                      &last_group, &last_cluster);
5170
5171         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5172         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5173
5174         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5175                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5176                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5177                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5178                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5179                         if (ret)
5180                                 break;
5181                 }
5182
5183                 /*
5184                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5185                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5186                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5187                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5188                  */
5189                 if (group == last_group)
5190                         end = last_cluster;
5191
5192                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5193                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5194                                                 end, minlen);
5195                         if (cnt < 0) {
5196                                 ret = cnt;
5197                                 break;
5198                         }
5199                         trimmed += cnt;
5200                 }
5201
5202                 /*
5203                  * For every group except the first one, we are sure
5204                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5205                  */
5206                 first_cluster = 0;
5207         }
5208
5209         if (!ret)
5210                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5211
5212 out:
5213         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5214         return ret;
5215 }