fs/ext4/ialloc.c

   1 /*
   2  *  linux/fs/ext4/ialloc.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 1992, 1993, 1994, 1995
   5  * Remy Card (card@masi.ibp.fr)
   6  * Laboratoire MASI - Institut Blaise Pascal
   7  * Universite Pierre et Marie Curie (Paris VI)
   8  *
   9  *  BSD ufs-inspired inode and directory allocation by
  10  *  Stephen Tweedie (sct@redhat.com), 1993
  11  *  Big-endian to little-endian byte-swapping/bitmaps by
  12  *        David S. Miller (davem@caip.rutgers.edu), 1995
  13  */
  14
  15 #include <linux/time.h>
  16 #include <linux/fs.h>
  17 #include <linux/jbd2.h>
  18 #include <linux/stat.h>
  19 #include <linux/string.h>
  20 #include <linux/quotaops.h>
  21 #include <linux/buffer_head.h>
  22 #include <linux/random.h>
  23 #include <linux/bitops.h>
  24 #include <linux/blkdev.h>
  25 #include <asm/byteorder.h>
  26
  27 #include "ext4.h"
  28 #include "ext4_jbd2.h"
  29 #include "xattr.h"
  30 #include "acl.h"
  31
  32 #include <trace/events/ext4.h>
  33
  34 /*
  35  * ialloc.c contains the inodes allocation and deallocation routines
  36  */
  37
  38 /*
  39  * The free inodes are managed by bitmaps.  A file system contains several
  40  * blocks groups.  Each group contains 1 bitmap block for blocks, 1 bitmap
  41  * block for inodes, N blocks for the inode table and data blocks.
  42  *
  43  * The file system contains group descriptors which are located after the
  44  * super block.  Each descriptor contains the number of the bitmap block and
  45  * the free blocks count in the block.
  46  */
  47
  48 /*
  49  * To avoid calling the atomic setbit hundreds or thousands of times, we only
  50  * need to use it within a single byte (to ensure we get endianness right).
  51  * We can use memset for the rest of the bitmap as there are no other users.
  52  */
  53 void ext4_mark_bitmap_end(int start_bit, int end_bit, char *bitmap)
  54 {
  55         int i;
  56
  57         if (start_bit >= end_bit)
  58                 return;
  59
  60         ext4_debug("mark end bits +%d through +%d used\n", start_bit, end_bit);
  61         for (i = start_bit; i < ((start_bit + 7) & ~7UL); i++)
  62                 ext4_set_bit(i, bitmap);
  63         if (i < end_bit)
  64                 memset(bitmap + (i >> 3), 0xff, (end_bit - i) >> 3);
  65 }
  66
  67 /* Initializes an uninitialized inode bitmap */
  68 static unsigned ext4_init_inode_bitmap(struct super_block *sb,
  69                                        struct buffer_head *bh,
  70                                        ext4_group_t block_group,
  71                                        struct ext4_group_desc *gdp)
  72 {
  73         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
  74
  75         J_ASSERT_BH(bh, buffer_locked(bh));
  76
  77         /* If checksum is bad mark all blocks and inodes use to prevent
  78          * allocation, essentially implementing a per-group read-only flag. */
  79         if (!ext4_group_desc_csum_verify(sbi, block_group, gdp)) {
  80                 ext4_error(sb, "Checksum bad for group %u", block_group);
  81                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, 0);
  82                 ext4_free_inodes_set(sb, gdp, 0);
  83                 ext4_itable_unused_set(sb, gdp, 0);
  84                 memset(bh->b_data, 0xff, sb->s_blocksize);
  85                 return 0;
  86         }
  87
  88         memset(bh->b_data, 0, (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) + 7) / 8);
  89         ext4_mark_bitmap_end(EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), sb->s_blocksize * 8,
  90                         bh->b_data);
  91
  92         return EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
  93 }
  94
  95 void ext4_end_bitmap_read(struct buffer_head *bh, int uptodate)
  96 {
  97         if (uptodate) {
  98                 set_buffer_uptodate(bh);
  99                 set_bitmap_uptodate(bh);
 100         }
 101         unlock_buffer(bh);
 102         put_bh(bh);
 103 }
 104
 105 /*
 106  * Read the inode allocation bitmap for a given block_group, reading
 107  * into the specified slot in the superblock's bitmap cache.
 108  *
 109  * Return buffer_head of bitmap on success or NULL.
 110  */
 111 static struct buffer_head *
 112 ext4_read_inode_bitmap(struct super_block *sb, ext4_group_t block_group)
 113 {
 114         struct ext4_group_desc *desc;
 115         struct buffer_head *bh = NULL;
 116         ext4_fsblk_t bitmap_blk;
 117
 118         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, NULL);
 119         if (!desc)
 120                 return NULL;
 121
 122         bitmap_blk = ext4_inode_bitmap(sb, desc);
 123         bh = sb_getblk(sb, bitmap_blk);
 124         if (unlikely(!bh)) {
 125                 ext4_error(sb, "Cannot read inode bitmap - "
 126                             "block_group = %u, inode_bitmap = %llu",
 127                             block_group, bitmap_blk);
 128                 return NULL;
 129         }
 130         if (bitmap_uptodate(bh))
 131                 return bh;
 132
 133         lock_buffer(bh);
 134         if (bitmap_uptodate(bh)) {
 135                 unlock_buffer(bh);
 136                 return bh;
 137         }
 138
 139         ext4_lock_group(sb, block_group);
 140         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
 141                 ext4_init_inode_bitmap(sb, bh, block_group, desc);
 142                 set_bitmap_uptodate(bh);
 143                 set_buffer_uptodate(bh);
 144                 ext4_unlock_group(sb, block_group);
 145                 unlock_buffer(bh);
 146                 return bh;
 147         }
 148         ext4_unlock_group(sb, block_group);
 149
 150         if (buffer_uptodate(bh)) {
 151                 /*
 152                  * if not uninit if bh is uptodate,
 153                  * bitmap is also uptodate
 154                  */
 155                 set_bitmap_uptodate(bh);
 156                 unlock_buffer(bh);
 157                 return bh;
 158         }
 159         /*
 160          * submit the buffer_head for reading
 161          */
 162         trace_ext4_load_inode_bitmap(sb, block_group);
 163         bh->b_end_io = ext4_end_bitmap_read;
 164         get_bh(bh);
 165         submit_bh(READ, bh);
 166         wait_on_buffer(bh);
 167         if (!buffer_uptodate(bh)) {
 168                 put_bh(bh);
 169                 ext4_error(sb, "Cannot read inode bitmap - "
 170                            "block_group = %u, inode_bitmap = %llu",
 171                            block_group, bitmap_blk);
 172                 return NULL;
 173         }
 174         return bh;
 175 }
 176
 177 /*
 178  * NOTE! When we get the inode, we're the only people
 179  * that have access to it, and as such there are no
 180  * race conditions we have to worry about. The inode
 181  * is not on the hash-lists, and it cannot be reached
 182  * through the filesystem because the directory entry
 183  * has been deleted earlier.
 184  *
 185  * HOWEVER: we must make sure that we get no aliases,
 186  * which means that we have to call "clear_inode()"
 187  * _before_ we mark the inode not in use in the inode
 188  * bitmaps. Otherwise a newly created file might use
 189  * the same inode number (not actually the same pointer
 190  * though), and then we'd have two inodes sharing the
 191  * same inode number and space on the harddisk.
 192  */
 193 void ext4_free_inode(handle_t *handle, struct inode *inode)
 194 {
 195         struct super_block *sb = inode->i_sb;
 196         int is_directory;
 197         unsigned long ino;
 198         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
 199         struct buffer_head *bh2;
 200         ext4_group_t block_group;
 201         unsigned long bit;
 202         struct ext4_group_desc *gdp;
 203         struct ext4_super_block *es;
 204         struct ext4_sb_info *sbi;
 205         int fatal = 0, err, count, cleared;
 206
 207         if (atomic_read(&inode->i_count) > 1) {
 208                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode has count=%d\n",
 209                        atomic_read(&inode->i_count));
 210                 return;
 211         }
 212         if (inode->i_nlink) {
 213                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode has nlink=%d\n",
 214                        inode->i_nlink);
 215                 return;
 216         }
 217         if (!sb) {
 218                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode on "
 219                        "nonexistent device\n");
 220                 return;
 221         }
 222         sbi = EXT4_SB(sb);
 223
 224         ino = inode->i_ino;
 225         ext4_debug("freeing inode %lu\n", ino);
 226         trace_ext4_free_inode(inode);
 227
 228         /*
 229          * Note: we must free any quota before locking the superblock,
 230          * as writing the quota to disk may need the lock as well.
 231          */
 232         dquot_initialize(inode);
 233         ext4_xattr_delete_inode(handle, inode);
 234         dquot_free_inode(inode);
 235         dquot_drop(inode);
 236
 237         is_directory = S_ISDIR(inode->i_mode);
 238
 239         /* Do this BEFORE marking the inode not in use or returning an error */
 240         ext4_clear_inode(inode);
 241
 242         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
 243         if (ino < EXT4_FIRST_INO(sb) || ino > le32_to_cpu(es->s_inodes_count)) {
 244                 ext4_error(sb, "reserved or nonexistent inode %lu", ino);
 245                 goto error_return;
 246         }
 247         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 248         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 249         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
 250         if (!bitmap_bh)
 251                 goto error_return;
 252
 253         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "get_write_access");
 254         fatal = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
 255         if (fatal)
 256                 goto error_return;
 257
 258         fatal = -ESRCH;
 259         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &bh2);
 260         if (gdp) {
 261                 BUFFER_TRACE(bh2, "get_write_access");
 262                 fatal = ext4_journal_get_write_access(handle, bh2);
 263         }
 264         ext4_lock_group(sb, block_group);
 265         cleared = ext4_test_and_clear_bit(bit, bitmap_bh->b_data);
 266         if (fatal || !cleared) {
 267                 ext4_unlock_group(sb, block_group);
 268                 goto out;
 269         }
 270
 271         count = ext4_free_inodes_count(sb, gdp) + 1;
 272         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, count);
 273         if (is_directory) {
 274                 count = ext4_used_dirs_count(sb, gdp) - 1;
 275                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, count);
 276                 percpu_counter_dec(&sbi->s_dirs_counter);
 277         }
 278         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, gdp);
 279         ext4_unlock_group(sb, block_group);
 280
 281         percpu_counter_inc(&sbi->s_freeinodes_counter);
 282         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
 283                 ext4_group_t f = ext4_flex_group(sbi, block_group);
 284
 285                 atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].free_inodes);
 286                 if (is_directory)
 287                         atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[f].used_dirs);
 288         }
 289         BUFFER_TRACE(bh2, "call ext4_handle_dirty_metadata");
 290         fatal = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bh2);
 291 out:
 292         if (cleared) {
 293                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
 294                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
 295                 if (!fatal)
 296                         fatal = err;
 297                 ext4_mark_super_dirty(sb);
 298         } else
 299                 ext4_error(sb, "bit already cleared for inode %lu", ino);
 300
 301 error_return:
 302         brelse(bitmap_bh);
 303         ext4_std_error(sb, fatal);
 304 }
 305
 306 struct orlov_stats {
 307         __u32 free_inodes;
 308         __u32 free_clusters;
 309         __u32 used_dirs;
 310 };
 311
 312 /*
 313  * Helper function for Orlov's allocator; returns critical information
 314  * for a particular block group or flex_bg.  If flex_size is 1, then g
 315  * is a block group number; otherwise it is flex_bg number.
 316  */
 317 static void get_orlov_stats(struct super_block *sb, ext4_group_t g,
 318                             int flex_size, struct orlov_stats *stats)
 319 {
 320         struct ext4_group_desc *desc;
 321         struct flex_groups *flex_group = EXT4_SB(sb)->s_flex_groups;
 322
 323         if (flex_size > 1) {
 324                 stats->free_inodes = atomic_read(&flex_group[g].free_inodes);
 325                 stats->free_clusters = atomic_read(&flex_group[g].free_clusters);
 326                 stats->used_dirs = atomic_read(&flex_group[g].used_dirs);
 327                 return;
 328         }
 329
 330         desc = ext4_get_group_desc(sb, g, NULL);
 331         if (desc) {
 332                 stats->free_inodes = ext4_free_inodes_count(sb, desc);
 333                 stats->free_clusters = ext4_free_group_clusters(sb, desc);
 334                 stats->used_dirs = ext4_used_dirs_count(sb, desc);
 335         } else {
 336                 stats->free_inodes = 0;
 337                 stats->free_clusters = 0;
 338                 stats->used_dirs = 0;
 339         }
 340 }
 341
 342 /*
 343  * Orlov's allocator for directories.
 344  *
 345  * We always try to spread first-level directories.
 346  *
 347  * If there are blockgroups with both free inodes and free blocks counts
 348  * not worse than average we return one with smallest directory count.
 349  * Otherwise we simply return a random group.
 350  *
 351  * For the rest rules look so:
 352  *
 353  * It's OK to put directory into a group unless
 354  * it has too many directories already (max_dirs) or
 355  * it has too few free inodes left (min_inodes) or
 356  * it has too few free blocks left (min_blocks) or
 357  * Parent's group is preferred, if it doesn't satisfy these
 358  * conditions we search cyclically through the rest. If none
 359  * of the groups look good we just look for a group with more
 360  * free inodes than average (starting at parent's group).
 361  */
 362
 363 static int find_group_orlov(struct super_block *sb, struct inode *parent,
 364                             ext4_group_t *group, umode_t mode,
 365                             const struct qstr *qstr)
 366 {
 367         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
 368         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 369         ext4_group_t real_ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 370         int inodes_per_group = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 371         unsigned int freei, avefreei, grp_free;
 372         ext4_fsblk_t freeb, avefreec;
 373         unsigned int ndirs;
 374         int max_dirs, min_inodes;
 375         ext4_grpblk_t min_clusters;
 376         ext4_group_t i, grp, g, ngroups;
 377         struct ext4_group_desc *desc;
 378         struct orlov_stats stats;
 379         int flex_size = ext4_flex_bg_size(sbi);
 380         struct dx_hash_info hinfo;
 381
 382         ngroups = real_ngroups;
 383         if (flex_size > 1) {
 384                 ngroups = (real_ngroups + flex_size - 1) >>
 385                         sbi->s_log_groups_per_flex;
 386                 parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
 387         }
 388
 389         freei = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeinodes_counter);
 390         avefreei = freei / ngroups;
 391         freeb = EXT4_C2B(sbi,
 392                 percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeclusters_counter));
 393         avefreec = freeb;
 394         do_div(avefreec, ngroups);
 395         ndirs = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_dirs_counter);
 396
 397         if (S_ISDIR(mode) &&
 398             ((parent == sb->s_root->d_inode) ||
 399              (ext4_test_inode_flag(parent, EXT4_INODE_TOPDIR)))) {
 400                 int best_ndir = inodes_per_group;
 401                 int ret = -1;
 402
 403                 if (qstr) {
 404                         hinfo.hash_version = DX_HASH_HALF_MD4;
 405                         hinfo.seed = sbi->s_hash_seed;
 406                         ext4fs_dirhash(qstr->name, qstr->len, &hinfo);
 407                         grp = hinfo.hash;
 408                 } else
 409                         get_random_bytes(&grp, sizeof(grp));
 410                 parent_group = (unsigned)grp % ngroups;
 411                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
 412                         g = (parent_group + i) % ngroups;
 413                         get_orlov_stats(sb, g, flex_size, &stats);
 414                         if (!stats.free_inodes)
 415                                 continue;
 416                         if (stats.used_dirs >= best_ndir)
 417                                 continue;
 418                         if (stats.free_inodes < avefreei)
 419                                 continue;
 420                         if (stats.free_clusters < avefreec)
 421                                 continue;
 422                         grp = g;
 423                         ret = 0;
 424                         best_ndir = stats.used_dirs;
 425                 }
 426                 if (ret)
 427                         goto fallback;
 428         found_flex_bg:
 429                 if (flex_size == 1) {
 430                         *group = grp;
 431                         return 0;
 432                 }
 433
 434                 /*
 435                  * We pack inodes at the beginning of the flexgroup's
 436                  * inode tables.  Block allocation decisions will do
 437                  * something similar, although regular files will
 438                  * start at 2nd block group of the flexgroup.  See
 439                  * ext4_ext_find_goal() and ext4_find_near().
 440                  */
 441                 grp *= flex_size;
 442                 for (i = 0; i < flex_size; i++) {
 443                         if (grp+i >= real_ngroups)
 444                                 break;
 445                         desc = ext4_get_group_desc(sb, grp+i, NULL);
 446                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
 447                                 *group = grp+i;
 448                                 return 0;
 449                         }
 450                 }
 451                 goto fallback;
 452         }
 453
 454         max_dirs = ndirs / ngroups + inodes_per_group / 16;
 455         min_inodes = avefreei - inodes_per_group*flex_size / 4;
 456         if (min_inodes < 1)
 457                 min_inodes = 1;
 458         min_clusters = avefreec - EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)*flex_size / 4;
 459
 460         /*
 461          * Start looking in the flex group where we last allocated an
 462          * inode for this parent directory
 463          */
 464         if (EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
 465                 parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
 466                 if (flex_size > 1)
 467                         parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
 468         }
 469
 470         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
 471                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
 472                 get_orlov_stats(sb, grp, flex_size, &stats);
 473                 if (stats.used_dirs >= max_dirs)
 474                         continue;
 475                 if (stats.free_inodes < min_inodes)
 476                         continue;
 477                 if (stats.free_clusters < min_clusters)
 478                         continue;
 479                 goto found_flex_bg;
 480         }
 481
 482 fallback:
 483         ngroups = real_ngroups;
 484         avefreei = freei / ngroups;
 485 fallback_retry:
 486         parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
 487         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
 488                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
 489                 desc = ext4_get_group_desc(sb, grp, NULL);
 490                 grp_free = ext4_free_inodes_count(sb, desc);
 491                 if (desc && grp_free && grp_free >= avefreei) {
 492                         *group = grp;
 493                         return 0;
 494                 }
 495         }
 496
 497         if (avefreei) {
 498                 /*
 499                  * The free-inodes counter is approximate, and for really small
 500                  * filesystems the above test can fail to find any blockgroups
 501                  */
 502                 avefreei = 0;
 503                 goto fallback_retry;
 504         }
 505
 506         return -1;
 507 }
 508
 509 static int find_group_other(struct super_block *sb, struct inode *parent,
 510                             ext4_group_t *group, umode_t mode)
 511 {
 512         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
 513         ext4_group_t i, last, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 514         struct ext4_group_desc *desc;
 515         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(sb));
 516
 517         /*
 518          * Try to place the inode is the same flex group as its
 519          * parent.  If we can't find space, use the Orlov algorithm to
 520          * find another flex group, and store that information in the
 521          * parent directory's inode information so that use that flex
 522          * group for future allocations.
 523          */
 524         if (flex_size > 1) {
 525                 int retry = 0;
 526
 527         try_again:
 528                 parent_group &= ~(flex_size-1);
 529                 last = parent_group + flex_size;
 530                 if (last > ngroups)
 531                         last = ngroups;
 532                 for  (i = parent_group; i < last; i++) {
 533                         desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
 534                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
 535                                 *group = i;
 536                                 return 0;
 537                         }
 538                 }
 539                 if (!retry && EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
 540                         retry = 1;
 541                         parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
 542                         goto try_again;
 543                 }
 544                 /*
 545                  * If this didn't work, use the Orlov search algorithm
 546                  * to find a new flex group; we pass in the mode to
 547                  * avoid the topdir algorithms.
 548                  */
 549                 *group = parent_group + flex_size;
 550                 if (*group > ngroups)
 551                         *group = 0;
 552                 return find_group_orlov(sb, parent, group, mode, NULL);
 553         }
 554
 555         /*
 556          * Try to place the inode in its parent directory
 557          */
 558         *group = parent_group;
 559         desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
 560         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
 561             ext4_free_group_clusters(sb, desc))
 562                 return 0;
 563
 564         /*
 565          * We're going to place this inode in a different blockgroup from its
 566          * parent.  We want to cause files in a common directory to all land in
 567          * the same blockgroup.  But we want files which are in a different
 568          * directory which shares a blockgroup with our parent to land in a
 569          * different blockgroup.
 570          *
 571          * So add our directory's i_ino into the starting point for the hash.
 572          */
 573         *group = (*group + parent->i_ino) % ngroups;
 574
 575         /*
 576          * Use a quadratic hash to find a group with a free inode and some free
 577          * blocks.
 578          */
 579         for (i = 1; i < ngroups; i <<= 1) {
 580                 *group += i;
 581                 if (*group >= ngroups)
 582                         *group -= ngroups;
 583                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
 584                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
 585                     ext4_free_group_clusters(sb, desc))
 586                         return 0;
 587         }
 588
 589         /*
 590          * That failed: try linear search for a free inode, even if that group
 591          * has no free blocks.
 592          */
 593         *group = parent_group;
 594         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
 595                 if (++*group >= ngroups)
 596                         *group = 0;
 597                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
 598                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc))
 599                         return 0;
 600         }
 601
 602         return -1;
 603 }
 604
 605 /*
 606  * There are two policies for allocating an inode.  If the new inode is
 607  * a directory, then a forward search is made for a block group with both
 608  * free space and a low directory-to-inode ratio; if that fails, then of
 609  * the groups with above-average free space, that group with the fewest
 610  * directories already is chosen.
 611  *
 612  * For other inodes, search forward from the parent directory's block
 613  * group to find a free inode.
 614  */
 615 struct inode *ext4_new_inode(handle_t *handle, struct inode *dir, umode_t mode,
 616                              const struct qstr *qstr, __u32 goal, uid_t *owner)
 617 {
 618         struct super_block *sb;
 619         struct buffer_head *inode_bitmap_bh = NULL;
 620         struct buffer_head *group_desc_bh;
 621         ext4_group_t ngroups, group = 0;
 622         unsigned long ino = 0;
 623         struct inode *inode;
 624         struct ext4_group_desc *gdp = NULL;
 625         struct ext4_inode_info *ei;
 626         struct ext4_sb_info *sbi;
 627         int ret2, err = 0;
 628         struct inode *ret;
 629         ext4_group_t i;
 630         ext4_group_t flex_group;
 631
 632         /* Cannot create files in a deleted directory */
 633         if (!dir || !dir->i_nlink)
 634                 return ERR_PTR(-EPERM);
 635
 636         sb = dir->i_sb;
 637         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 638         trace_ext4_request_inode(dir, mode);
 639         inode = new_inode(sb);
 640         if (!inode)
 641                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 642         ei = EXT4_I(inode);
 643         sbi = EXT4_SB(sb);
 644
 645         if (!goal)
 646                 goal = sbi->s_inode_goal;
 647
 648         if (goal && goal <= le32_to_cpu(sbi->s_es->s_inodes_count)) {
 649                 group = (goal - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 650                 ino = (goal - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 651                 ret2 = 0;
 652                 goto got_group;
 653         }
 654
 655         if (S_ISDIR(mode))
 656                 ret2 = find_group_orlov(sb, dir, &group, mode, qstr);
 657         else
 658                 ret2 = find_group_other(sb, dir, &group, mode);
 659
 660 got_group:
 661         EXT4_I(dir)->i_last_alloc_group = group;
 662         err = -ENOSPC;
 663         if (ret2 == -1)
 664                 goto out;
 665
 666         /*
 667          * Normally we will only go through one pass of this loop,
 668          * unless we get unlucky and it turns out the group we selected
 669          * had its last inode grabbed by someone else.
 670          */
 671         for (i = 0; i < ngroups; i++, ino = 0) {
 672                 err = -EIO;
 673
 674                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &group_desc_bh);
 675                 if (!gdp)
 676                         goto fail;
 677
 678                 brelse(inode_bitmap_bh);
 679                 inode_bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, group);
 680                 if (!inode_bitmap_bh)
 681                         goto fail;
 682
 683 repeat_in_this_group:
 684                 ino = ext4_find_next_zero_bit((unsigned long *)
 685                                               inode_bitmap_bh->b_data,
 686                                               EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), ino);
 687                 if (ino >= EXT4_INODES_PER_GROUP(sb)) {
 688                         if (++group == ngroups)
 689                                 group = 0;
 690                         continue;
 691                 }
 692                 if (group == 0 && (ino+1) < EXT4_FIRST_INO(sb)) {
 693                         ext4_error(sb, "reserved inode found cleared - "
 694                                    "inode=%lu", ino + 1);
 695                         continue;
 696                 }
 697                 ext4_lock_group(sb, group);
 698                 ret2 = ext4_test_and_set_bit(ino, inode_bitmap_bh->b_data);
 699                 ext4_unlock_group(sb, group);
 700                 ino++;          /* the inode bitmap is zero-based */
 701                 if (!ret2)
 702                         goto got; /* we grabbed the inode! */
 703                 if (ino < EXT4_INODES_PER_GROUP(sb))
 704                         goto repeat_in_this_group;
 705         }
 706         err = -ENOSPC;
 707         goto out;
 708
 709 got:
 710         /* We may have to initialize the block bitmap if it isn't already */
 711         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM) &&
 712             gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
 713                 struct buffer_head *block_bitmap_bh;
 714
 715                 block_bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
 716                 BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "get block bitmap access");
 717                 err = ext4_journal_get_write_access(handle, block_bitmap_bh);
 718                 if (err) {
 719                         brelse(block_bitmap_bh);
 720                         goto fail;
 721                 }
 722
 723                 BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "dirty block bitmap");
 724                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, block_bitmap_bh);
 725                 brelse(block_bitmap_bh);
 726
 727                 /* recheck and clear flag under lock if we still need to */
 728                 ext4_lock_group(sb, group);
 729                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
 730                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
 731                         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
 732                                 ext4_free_clusters_after_init(sb, group, gdp));
 733                         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group,
 734                                                                 gdp);
 735                 }
 736                 ext4_unlock_group(sb, group);
 737
 738                 if (err)
 739                         goto fail;
 740         }
 741
 742         BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh, "get_write_access");
 743         err = ext4_journal_get_write_access(handle, inode_bitmap_bh);
 744         if (err)
 745                 goto fail;
 746
 747         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "get_write_access");
 748         err = ext4_journal_get_write_access(handle, group_desc_bh);
 749         if (err)
 750                 goto fail;
 751
 752         /* Update the relevant bg descriptor fields */
 753         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM)) {
 754                 int free;
 755                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
 756
 757                 down_read(&grp->alloc_sem); /* protect vs itable lazyinit */
 758                 ext4_lock_group(sb, group); /* while we modify the bg desc */
 759                 free = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) -
 760                         ext4_itable_unused_count(sb, gdp);
 761                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
 762                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_INODE_UNINIT);
 763                         free = 0;
 764                 }
 765                 /*
 766                  * Check the relative inode number against the last used
 767                  * relative inode number in this group. if it is greater
 768                  * we need to update the bg_itable_unused count
 769                  */
 770                 if (ino > free)
 771                         ext4_itable_unused_set(sb, gdp,
 772                                         (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) - ino));
 773                 up_read(&grp->alloc_sem);
 774         }
 775         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, ext4_free_inodes_count(sb, gdp) - 1);
 776         if (S_ISDIR(mode)) {
 777                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, ext4_used_dirs_count(sb, gdp) + 1);
 778                 if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
 779                         ext4_group_t f = ext4_flex_group(sbi, group);
 780
 781                         atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].used_dirs);
 782                 }
 783         }
 784         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM)) {
 785                 gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group, gdp);
 786                 ext4_unlock_group(sb, group);
 787         }
 788
 789         BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
 790         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, inode_bitmap_bh);
 791         if (err)
 792                 goto fail;
 793
 794         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
 795         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, group_desc_bh);
 796         if (err)
 797                 goto fail;
 798
 799         percpu_counter_dec(&sbi->s_freeinodes_counter);
 800         if (S_ISDIR(mode))
 801                 percpu_counter_inc(&sbi->s_dirs_counter);
 802         ext4_mark_super_dirty(sb);
 803
 804         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
 805                 flex_group = ext4_flex_group(sbi, group);
 806                 atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[flex_group].free_inodes);
 807         }
 808         if (owner) {
 809                 inode->i_mode = mode;
 810                 inode->i_uid = owner[0];
 811                 inode->i_gid = owner[1];
 812         } else if (test_opt(sb, GRPID)) {
 813                 inode->i_mode = mode;
 814                 inode->i_uid = current_fsuid();
 815                 inode->i_gid = dir->i_gid;
 816         } else
 817                 inode_init_owner(inode, dir, mode);
 818
 819         inode->i_ino = ino + group * EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 820         /* This is the optimal IO size (for stat), not the fs block size */
 821         inode->i_blocks = 0;
 822         inode->i_mtime = inode->i_atime = inode->i_ctime = ei->i_crtime =
 823                                                        ext4_current_time(inode);
 824
 825         memset(ei->i_data, 0, sizeof(ei->i_data));
 826         ei->i_dir_start_lookup = 0;
 827         ei->i_disksize = 0;
 828
 829         /* Don't inherit extent flag from directory, amongst others. */
 830         ei->i_flags =
 831                 ext4_mask_flags(mode, EXT4_I(dir)->i_flags & EXT4_FL_INHERITED);
 832         ei->i_file_acl = 0;
 833         ei->i_dtime = 0;
 834         ei->i_block_group = group;
 835         ei->i_last_alloc_group = ~0;
 836
 837         ext4_set_inode_flags(inode);
 838         if (IS_DIRSYNC(inode))
 839                 ext4_handle_sync(handle);
 840         if (insert_inode_locked(inode) < 0) {
 841                 /*
 842                  * Likely a bitmap corruption causing inode to be allocated
 843                  * twice.
 844                  */
 845                 err = -EIO;
 846                 goto fail;
 847         }
 848         spin_lock(&sbi->s_next_gen_lock);
 849         inode->i_generation = sbi->s_next_generation++;
 850         spin_unlock(&sbi->s_next_gen_lock);
 851
 852         ext4_clear_state_flags(ei); /* Only relevant on 32-bit archs */
 853         ext4_set_inode_state(inode, EXT4_STATE_NEW);
 854
 855         ei->i_extra_isize = EXT4_SB(sb)->s_want_extra_isize;
 856
 857         ret = inode;
 858         dquot_initialize(inode);
 859         err = dquot_alloc_inode(inode);
 860         if (err)
 861                 goto fail_drop;
 862
 863         err = ext4_init_acl(handle, inode, dir);
 864         if (err)
 865                 goto fail_free_drop;
 866
 867         err = ext4_init_security(handle, inode, dir, qstr);
 868         if (err)
 869                 goto fail_free_drop;
 870
 871         if (EXT4_HAS_INCOMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_INCOMPAT_EXTENTS)) {
 872                 /* set extent flag only for directory, file and normal symlink*/
 873                 if (S_ISDIR(mode) || S_ISREG(mode) || S_ISLNK(mode)) {
 874                         ext4_set_inode_flag(inode, EXT4_INODE_EXTENTS);
 875                         ext4_ext_tree_init(handle, inode);
 876                 }
 877         }
 878
 879         if (ext4_handle_valid(handle)) {
 880                 ei->i_sync_tid = handle->h_transaction->t_tid;
 881                 ei->i_datasync_tid = handle->h_transaction->t_tid;
 882         }
 883
 884         err = ext4_mark_inode_dirty(handle, inode);
 885         if (err) {
 886                 ext4_std_error(sb, err);
 887                 goto fail_free_drop;
 888         }
 889
 890         ext4_debug("allocating inode %lu\n", inode->i_ino);
 891         trace_ext4_allocate_inode(inode, dir, mode);
 892         goto really_out;
 893 fail:
 894         ext4_std_error(sb, err);
 895 out:
 896         iput(inode);
 897         ret = ERR_PTR(err);
 898 really_out:
 899         brelse(inode_bitmap_bh);
 900         return ret;
 901
 902 fail_free_drop:
 903         dquot_free_inode(inode);
 904
 905 fail_drop:
 906         dquot_drop(inode);
 907         inode->i_flags |= S_NOQUOTA;
 908         clear_nlink(inode);
 909         unlock_new_inode(inode);
 910         iput(inode);
 911         brelse(inode_bitmap_bh);
 912         return ERR_PTR(err);
 913 }
 914
 915 /* Verify that we are loading a valid orphan from disk */
 916 struct inode *ext4_orphan_get(struct super_block *sb, unsigned long ino)
 917 {
 918         unsigned long max_ino = le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_inodes_count);
 919         ext4_group_t block_group;
 920         int bit;
 921         struct buffer_head *bitmap_bh;
 922         struct inode *inode = NULL;
 923         long err = -EIO;
 924
 925         /* Error cases - e2fsck has already cleaned up for us */
 926         if (ino > max_ino) {
 927                 ext4_warning(sb, "bad orphan ino %lu!  e2fsck was run?", ino);
 928                 goto error;
 929         }
 930
 931         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 932         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
 933         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
 934         if (!bitmap_bh) {
 935                 ext4_warning(sb, "inode bitmap error for orphan %lu", ino);
 936                 goto error;
 937         }
 938
 939         /* Having the inode bit set should be a 100% indicator that this
 940          * is a valid orphan (no e2fsck run on fs).  Orphans also include
 941          * inodes that were being truncated, so we can't check i_nlink==0.
 942          */
 943         if (!ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data))
 944                 goto bad_orphan;
 945
 946         inode = ext4_iget(sb, ino);
 947         if (IS_ERR(inode))
 948                 goto iget_failed;
 949
 950         /*
 951          * If the orphans has i_nlinks > 0 then it should be able to be
 952          * truncated, otherwise it won't be removed from the orphan list
 953          * during processing and an infinite loop will result.
 954          */
 955         if (inode->i_nlink && !ext4_can_truncate(inode))
 956                 goto bad_orphan;
 957
 958         if (NEXT_ORPHAN(inode) > max_ino)
 959                 goto bad_orphan;
 960         brelse(bitmap_bh);
 961         return inode;
 962
 963 iget_failed:
 964         err = PTR_ERR(inode);
 965         inode = NULL;
 966 bad_orphan:
 967         ext4_warning(sb, "bad orphan inode %lu!  e2fsck was run?", ino);
 968         printk(KERN_NOTICE "ext4_test_bit(bit=%d, block=%llu) = %d\n",
 969                bit, (unsigned long long)bitmap_bh->b_blocknr,
 970                ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data));
 971         printk(KERN_NOTICE "inode=%p\n", inode);
 972         if (inode) {
 973                 printk(KERN_NOTICE "is_bad_inode(inode)=%d\n",
 974                        is_bad_inode(inode));
 975                 printk(KERN_NOTICE "NEXT_ORPHAN(inode)=%u\n",
 976                        NEXT_ORPHAN(inode));
 977                 printk(KERN_NOTICE "max_ino=%lu\n", max_ino);
 978                 printk(KERN_NOTICE "i_nlink=%u\n", inode->i_nlink);
 979                 /* Avoid freeing blocks if we got a bad deleted inode */
 980                 if (inode->i_nlink == 0)
 981                         inode->i_blocks = 0;
 982                 iput(inode);
 983         }
 984         brelse(bitmap_bh);
 985 error:
 986         return ERR_PTR(err);
 987 }
 988
 989 unsigned long ext4_count_free_inodes(struct super_block *sb)
 990 {
 991         unsigned long desc_count;
 992         struct ext4_group_desc *gdp;
 993         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 994 #ifdef EXT4FS_DEBUG
 995         struct ext4_super_block *es;
 996         unsigned long bitmap_count, x;
 997         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
 998
 999         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
1000         desc_count = 0;
1001         bitmap_count = 0;
1002         gdp = NULL;
1003         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1004                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1005                 if (!gdp)
1006                         continue;
1007                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1008                 brelse(bitmap_bh);
1009                 bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, i);
1010                 if (!bitmap_bh)
1011                         continue;
1012
1013                 x = ext4_count_free(bitmap_bh, EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
1014                 printk(KERN_DEBUG "group %lu: stored = %d, counted = %lu\n",
1015                         (unsigned long) i, ext4_free_inodes_count(sb, gdp), x);
1016                 bitmap_count += x;
1017         }
1018         brelse(bitmap_bh);
1019         printk(KERN_DEBUG "ext4_count_free_inodes: "
1020                "stored = %u, computed = %lu, %lu\n",
1021                le32_to_cpu(es->s_free_inodes_count), desc_count, bitmap_count);
1022         return desc_count;
1023 #else
1024         desc_count = 0;
1025         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1026                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1027                 if (!gdp)
1028                         continue;
1029                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1030                 cond_resched();
1031         }
1032         return desc_count;
1033 #endif
1034 }
1035
1036 /* Called at mount-time, super-block is locked */
1037 unsigned long ext4_count_dirs(struct super_block * sb)
1038 {
1039         unsigned long count = 0;
1040         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1041
1042         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1043                 struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1044                 if (!gdp)
1045                         continue;
1046                 count += ext4_used_dirs_count(sb, gdp);
1047         }
1048         return count;
1049 }
1050
1051 /*
1052  * Zeroes not yet zeroed inode table - just write zeroes through the whole
1053  * inode table. Must be called without any spinlock held. The only place
1054  * where it is called from on active part of filesystem is ext4lazyinit
1055  * thread, so we do not need any special locks, however we have to prevent
1056  * inode allocation from the current group, so we take alloc_sem lock, to
1057  * block ext4_new_inode() until we are finished.
1058  */
1059 int ext4_init_inode_table(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1060                                  int barrier)
1061 {
1062         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1063         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1064         struct ext4_group_desc *gdp = NULL;
1065         struct buffer_head *group_desc_bh;
1066         handle_t *handle;
1067         ext4_fsblk_t blk;
1068         int num, ret = 0, used_blks = 0;
1069
1070         /* This should not happen, but just to be sure check this */
1071         if (sb->s_flags & MS_RDONLY) {
1072                 ret = 1;
1073                 goto out;
1074         }
1075
1076         gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &group_desc_bh);
1077         if (!gdp)
1078                 goto out;
1079
1080         /*
1081          * We do not need to lock this, because we are the only one
1082          * handling this flag.
1083          */
1084         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_ZEROED))
1085                 goto out;
1086
1087         handle = ext4_journal_start_sb(sb, 1);
1088         if (IS_ERR(handle)) {
1089                 ret = PTR_ERR(handle);
1090                 goto out;
1091         }
1092
1093         down_write(&grp->alloc_sem);
1094         /*
1095          * If inode bitmap was already initialized there may be some
1096          * used inodes so we need to skip blocks with used inodes in
1097          * inode table.
1098          */
1099         if (!(gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)))
1100                 used_blks = DIV_ROUND_UP((EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) -
1101                             ext4_itable_unused_count(sb, gdp)),
1102                             sbi->s_inodes_per_block);
1103
1104         if ((used_blks < 0) || (used_blks > sbi->s_itb_per_group)) {
1105                 ext4_error(sb, "Something is wrong with group %u: "
1106                            "used itable blocks: %d; "
1107                            "itable unused count: %u",
1108                            group, used_blks,
1109                            ext4_itable_unused_count(sb, gdp));
1110                 ret = 1;
1111                 goto err_out;
1112         }
1113
1114         blk = ext4_inode_table(sb, gdp) + used_blks;
1115         num = sbi->s_itb_per_group - used_blks;
1116
1117         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "get_write_access");
1118         ret = ext4_journal_get_write_access(handle,
1119                                             group_desc_bh);
1120         if (ret)
1121                 goto err_out;
1122
1123         /*
1124          * Skip zeroout if the inode table is full. But we set the ZEROED
1125          * flag anyway, because obviously, when it is full it does not need
1126          * further zeroing.
1127          */
1128         if (unlikely(num == 0))
1129                 goto skip_zeroout;
1130
1131         ext4_debug("going to zero out inode table in group %d\n",
1132                    group);
1133         ret = sb_issue_zeroout(sb, blk, num, GFP_NOFS);
1134         if (ret < 0)
1135                 goto err_out;
1136         if (barrier)
1137                 blkdev_issue_flush(sb->s_bdev, GFP_NOFS, NULL);
1138
1139 skip_zeroout:
1140         ext4_lock_group(sb, group);
1141         gdp->bg_flags |= cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_ZEROED);
1142         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group, gdp);
1143         ext4_unlock_group(sb, group);
1144
1145         BUFFER_TRACE(group_desc_bh,
1146                      "call ext4_handle_dirty_metadata");
1147         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL,
1148                                          group_desc_bh);
1149
1150 err_out:
1151         up_write(&grp->alloc_sem);
1152         ext4_journal_stop(handle);
1153 out:
1154         return ret;
1155 }