ext4: convert number of blocks to clusters properly
[profile/ivi/kernel-adaptation-intel-automotive.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
3  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
17  */
18
19
20 /*
21  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
22  */
23
24 #include "ext4_jbd2.h"
25 #include "mballoc.h"
26 #include <linux/debugfs.h>
27 #include <linux/log2.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <trace/events/ext4.h>
30
31 /*
32  * MUSTDO:
33  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
34  *   - search for metadata in few groups
35  *
36  * TODO v4:
37  *   - normalization should take into account whether file is still open
38  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
39  *   - don't normalize tails
40  *   - quota
41  *   - reservation for superuser
42  *
43  * TODO v3:
44  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
45  *   - track min/max extents in each group for better group selection
46  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
47  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
48  *   - error handling
49  */
50
51 /*
52  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
53  * near to the goal(block) value specified.
54  *
55  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
56  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
57  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
58  * would have after allocation, or the current file size, which ever
59  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
60  * select to use the group preallocation. The default value of
61  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
62  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
63  * terms of number of blocks.
64  *
65  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
66  * ensure that we have small files closer together on the disk.
67  *
68  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
69  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
70  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
71  * represented as:
72  *
73  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
74  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
75  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
76  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
77  *
78  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
79  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
80  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
81  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
82  *
83  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
84  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
85  * pa_free.
86  *
87  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
88  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
89  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
90  *
91  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
92  *
93  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
94  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
95  *
96  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
97  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
98  *
99  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
100  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
101  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
102  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
103  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
104  * we can access them through the page cache. The information regarding
105  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
106  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
107  * inode as:
108  *
109  *  {                        page                        }
110  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
111  *
112  *
113  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
114  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
115  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
116  * which is blocks_per_page/2
117  *
118  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
119  * away when the filesystem is unmounted.
120  *
121  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
122  * to locate that many free blocks we return with additional information
123  * regarding rest of the contiguous physical block available
124  *
125  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
126  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
127  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
128  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
129  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
130  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
131  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
132  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
133  * 512 blocks. This can be tuned via
134  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
135  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
136  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
137  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
138  * greater than the default mb_group_prealloc.
139  *
140  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
141  *
142  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
143  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
144  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
145  *
146  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
147  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
148  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
149  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
150  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
151  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
152  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
153  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
154  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
155  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
156  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
157  * the group specified as the goal value in allocation context via
158  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
159  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
160  * checked.
161  *
162  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
163  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
164  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
165  * subsequent request.
166  */
167
168 /*
169  * mballoc operates on the following data:
170  *  - on-disk bitmap
171  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
172  *  - preallocation descriptors (PAs)
173  *
174  * there are two types of preallocations:
175  *  - inode
176  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
177  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
178  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
179  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
180  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
181  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
182  *    also means that freeing any block within descriptor's range
183  *    must discard all preallocated blocks.
184  *  - locality group
185  *    assigned to specific locality group which does not translate to
186  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
187  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
188  *    it's consumed from the beginning to the end.
189  *
190  * relation between them can be expressed as:
191  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
192  *
193  * this mean blocks mballoc considers used are:
194  *  - allocated blocks (persistent)
195  *  - preallocated blocks (non-persistent)
196  *
197  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
198  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
199  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
200  *
201  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
202  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
203  *
204  * all operations can be expressed as:
205  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
206  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
207  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
208  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
209  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
210  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
211  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
212  *        is used in real operation because we can't know actual used
213  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
214  *
215  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
216  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
217  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
218  * the following knowledge:
219  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
220  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
221  *     nobody can re-allocate that block
222  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
223  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
224  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
225  *     block
226  *
227  * so, now we're building a concurrency table:
228  *  - init buddy vs.
229  *    - new PA
230  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
231  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
232  *    - use inode PA
233  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
234  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
235  *    - discard inode PA
236  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
237  *    - use locality group PA
238  *      again PA-=N must be serialized with init
239  *    - discard locality group PA
240  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
241  *  - new PA vs.
242  *    - use inode PA
243  *      i_data_sem serializes them
244  *    - discard inode PA
245  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
246  *    - use locality group PA
247  *      some mutex should serialize them
248  *    - discard locality group PA
249  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
250  *  - use inode PA
251  *    - use inode PA
252  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
253  *    - discard inode PA
254  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
255  *    - use locality group PA
256  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
257  *    - discard locality group PA
258  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
259  *
260  * now we're ready to make few consequences:
261  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
262  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
263  *  - PA changes only after on-disk bitmap
264  *  - discard must not compete with init. either init is done before
265  *    any discard or they're serialized somehow
266  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
267  *
268  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
269  * in this case, but we should care about concurrent init
270  *
271  */
272
273  /*
274  * Logic in few words:
275  *
276  *  - allocation:
277  *    load group
278  *    find blocks
279  *    mark bits in on-disk bitmap
280  *    release group
281  *
282  *  - use preallocation:
283  *    find proper PA (per-inode or group)
284  *    load group
285  *    mark bits in on-disk bitmap
286  *    release group
287  *    release PA
288  *
289  *  - free:
290  *    load group
291  *    mark bits in on-disk bitmap
292  *    release group
293  *
294  *  - discard preallocations in group:
295  *    mark PAs deleted
296  *    move them onto local list
297  *    load on-disk bitmap
298  *    load group
299  *    remove PA from object (inode or locality group)
300  *    mark free blocks in-core
301  *
302  *  - discard inode's preallocations:
303  */
304
305 /*
306  * Locking rules
307  *
308  * Locks:
309  *  - bitlock on a group        (group)
310  *  - object (inode/locality)   (object)
311  *  - per-pa lock               (pa)
312  *
313  * Paths:
314  *  - new pa
315  *    object
316  *    group
317  *
318  *  - find and use pa:
319  *    pa
320  *
321  *  - release consumed pa:
322  *    pa
323  *    group
324  *    object
325  *
326  *  - generate in-core bitmap:
327  *    group
328  *        pa
329  *
330  *  - discard all for given object (inode, locality group):
331  *    object
332  *        pa
333  *    group
334  *
335  *  - discard all for given group:
336  *    group
337  *        pa
338  *    group
339  *        object
340  *
341  */
342 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
343 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
344 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
345
346 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
347  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
348  * each unique s_blocksize_bits */
349 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
350 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
351
352 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
353         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
354         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
355         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
356 };
357
358 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
359                                         ext4_group_t group);
360 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
361                                                 ext4_group_t group);
362 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
363                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
364
365 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
366 {
367 #if BITS_PER_LONG == 64
368         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
369         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
370 #elif BITS_PER_LONG == 32
371         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
372         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
373 #else
374 #error "how many bits you are?!"
375 #endif
376         return addr;
377 }
378
379 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
380 {
381         /*
382          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
383          * needs unsigned long aligned address
384          */
385         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
386         return ext4_test_bit(bit, addr);
387 }
388
389 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
390 {
391         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
392         ext4_set_bit(bit, addr);
393 }
394
395 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
396 {
397         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
398         ext4_clear_bit(bit, addr);
399 }
400
401 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
402 {
403         int fix = 0, ret, tmpmax;
404         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
405         tmpmax = max + fix;
406         start += fix;
407
408         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
409         if (ret > max)
410                 return max;
411         return ret;
412 }
413
414 static inline int mb_find_next_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_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
422         if (ret > max)
423                 return max;
424         return ret;
425 }
426
427 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
428 {
429         char *bb;
430
431         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
432         BUG_ON(max == NULL);
433
434         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
435                 *max = 0;
436                 return NULL;
437         }
438
439         /* at order 0 we see each particular block */
440         if (order == 0) {
441                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
442                 return e4b->bd_bitmap;
443         }
444
445         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
446         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
447
448         return bb;
449 }
450
451 #ifdef DOUBLE_CHECK
452 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
453                            int first, int count)
454 {
455         int i;
456         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
457
458         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
459                 return;
460         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
461         for (i = 0; i < count; i++) {
462                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
463                         ext4_fsblk_t blocknr;
464
465                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
466                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
467                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
468                                               inode ? inode->i_ino : 0,
469                                               blocknr,
470                                               "freeing block already freed "
471                                               "(bit %u)",
472                                               first + i);
473                 }
474                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
475         }
476 }
477
478 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
479 {
480         int i;
481
482         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
483                 return;
484         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
485         for (i = 0; i < count; i++) {
486                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
487                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
488         }
489 }
490
491 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
492 {
493         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
494                 unsigned char *b1, *b2;
495                 int i;
496                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
497                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
498                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
499                         if (b1[i] != b2[i]) {
500                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
501                                          "corruption in group %u "
502                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
503                                          "on disk/prealloc",
504                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
505                                 BUG();
506                         }
507                 }
508         }
509 }
510
511 #else
512 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
513                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
514 {
515         return;
516 }
517 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
518                                                 int first, int count)
519 {
520         return;
521 }
522 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
523 {
524         return;
525 }
526 #endif
527
528 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
529
530 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
531 do {                                                                    \
532         if (!(assert)) {                                                \
533                 printk(KERN_EMERG                                       \
534                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
535                         function, file, line, # assert);                \
536                 BUG();                                                  \
537         }                                                               \
538 } while (0)
539
540 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
541                                 const char *function, int line)
542 {
543         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
544         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
545         int max;
546         int max2;
547         int i;
548         int j;
549         int k;
550         int count;
551         struct ext4_group_info *grp;
552         int fragments = 0;
553         int fstart;
554         struct list_head *cur;
555         void *buddy;
556         void *buddy2;
557
558         {
559                 static int mb_check_counter;
560                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
561                         return 0;
562         }
563
564         while (order > 1) {
565                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
566                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
567                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
568                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
569                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
570                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
571
572                 count = 0;
573                 for (i = 0; i < max; i++) {
574
575                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
576                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
577                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
578                                         MB_CHECK_ASSERT(
579                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
580                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
581                                         MB_CHECK_ASSERT(
582                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
583                                 }
584                                 continue;
585                         }
586
587                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
588                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
589                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
590
591                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
592                                 k = (i * (1 << order)) + j;
593                                 MB_CHECK_ASSERT(
594                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
595                         }
596                         count++;
597                 }
598                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
599                 order--;
600         }
601
602         fstart = -1;
603         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
604         for (i = 0; i < max; i++) {
605                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
606                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
607                         if (fstart == -1) {
608                                 fragments++;
609                                 fstart = i;
610                         }
611                         continue;
612                 }
613                 fstart = -1;
614                 /* check used bits only */
615                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
616                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
617                         k = i >> j;
618                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
619                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
620                 }
621         }
622         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
623         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
624
625         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
626         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
627                 ext4_group_t groupnr;
628                 struct ext4_prealloc_space *pa;
629                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
630                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
631                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
632                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
633                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
634         }
635         return 0;
636 }
637 #undef MB_CHECK_ASSERT
638 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
639                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
640 #else
641 #define mb_check_buddy(e4b)
642 #endif
643
644 /*
645  * Divide blocks started from @first with length @len into
646  * smaller chunks with power of 2 blocks.
647  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
648  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
649  */
650 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
651                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
652                                         struct ext4_group_info *grp)
653 {
654         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
655         ext4_grpblk_t min;
656         ext4_grpblk_t max;
657         ext4_grpblk_t chunk;
658         unsigned short border;
659
660         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
661
662         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
663
664         while (len > 0) {
665                 /* find how many blocks can be covered since this position */
666                 max = ffs(first | border) - 1;
667
668                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
669                 min = fls(len) - 1;
670
671                 if (max < min)
672                         min = max;
673                 chunk = 1 << min;
674
675                 /* mark multiblock chunks only */
676                 grp->bb_counters[min]++;
677                 if (min > 0)
678                         mb_clear_bit(first >> min,
679                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
680
681                 len -= chunk;
682                 first += chunk;
683         }
684 }
685
686 /*
687  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
688  * group.
689  */
690 static void
691 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
692 {
693         int i;
694         int bits;
695
696         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
697
698         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
699         for (i = bits; i >= 0; i--) {
700                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
701                         grp->bb_largest_free_order = i;
702                         break;
703                 }
704         }
705 }
706
707 static noinline_for_stack
708 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
709                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
710 {
711         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
712         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
713         ext4_grpblk_t i = 0;
714         ext4_grpblk_t first;
715         ext4_grpblk_t len;
716         unsigned free = 0;
717         unsigned fragments = 0;
718         unsigned long long period = get_cycles();
719
720         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
721          * of on-disk bitmap and preallocations */
722         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
723         grp->bb_first_free = i;
724         while (i < max) {
725                 fragments++;
726                 first = i;
727                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
728                 len = i - first;
729                 free += len;
730                 if (len > 1)
731                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
732                 else
733                         grp->bb_counters[0]++;
734                 if (i < max)
735                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
736         }
737         grp->bb_fragments = fragments;
738
739         if (free != grp->bb_free) {
740                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
741                                       "%u clusters in bitmap, %u in gd",
742                                       free, grp->bb_free);
743                 /*
744                  * If we intent to continue, we consider group descritor
745                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
746                  */
747                 grp->bb_free = free;
748         }
749         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
750
751         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
752
753         period = get_cycles() - period;
754         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
755         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
756         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
757         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
758 }
759
760 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
761  * for convenience. The information regarding each group
762  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
763  * block bitmap and buddy information. The information are
764  * stored in the inode as
765  *
766  * {                        page                        }
767  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
768  *
769  *
770  * one block each for bitmap and buddy information.
771  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
772  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
773  * So it can have information regarding groups_per_page which
774  * is blocks_per_page/2
775  *
776  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
777  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
778  */
779
780 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
781 {
782         ext4_group_t ngroups;
783         int blocksize;
784         int blocks_per_page;
785         int groups_per_page;
786         int err = 0;
787         int i;
788         ext4_group_t first_group, group;
789         int first_block;
790         struct super_block *sb;
791         struct buffer_head *bhs;
792         struct buffer_head **bh = NULL;
793         struct inode *inode;
794         char *data;
795         char *bitmap;
796         struct ext4_group_info *grinfo;
797
798         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
799
800         inode = page->mapping->host;
801         sb = inode->i_sb;
802         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
803         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
804         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
805
806         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
807         if (groups_per_page == 0)
808                 groups_per_page = 1;
809
810         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
811         if (groups_per_page > 1) {
812                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
813                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
814                 if (bh == NULL) {
815                         err = -ENOMEM;
816                         goto out;
817                 }
818         } else
819                 bh = &bhs;
820
821         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
822
823         /* read all groups the page covers into the cache */
824         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
825                 if (group >= ngroups)
826                         break;
827
828                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
829                 /*
830                  * If page is uptodate then we came here after online resize
831                  * which added some new uninitialized group info structs, so
832                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
833                  * which may be currently in use by an allocating task.
834                  */
835                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
836                         bh[i] = NULL;
837                         continue;
838                 }
839                 if (!(bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group))) {
840                         err = -ENOMEM;
841                         goto out;
842                 }
843                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
844         }
845
846         /* wait for I/O completion */
847         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
848                 if (bh[i] && ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i])) {
849                         err = -EIO;
850                         goto out;
851                 }
852         }
853
854         first_block = page->index * blocks_per_page;
855         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
856                 int group;
857
858                 group = (first_block + i) >> 1;
859                 if (group >= ngroups)
860                         break;
861
862                 if (!bh[group - first_group])
863                         /* skip initialized uptodate buddy */
864                         continue;
865
866                 /*
867                  * data carry information regarding this
868                  * particular group in the format specified
869                  * above
870                  *
871                  */
872                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
873                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
874
875                 /*
876                  * We place the buddy block and bitmap block
877                  * close together
878                  */
879                 if ((first_block + i) & 1) {
880                         /* this is block of buddy */
881                         BUG_ON(incore == NULL);
882                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
883                                 group, page->index, i * blocksize);
884                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
885                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
886                         grinfo->bb_fragments = 0;
887                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
888                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
889                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
890                         /*
891                          * incore got set to the group block bitmap below
892                          */
893                         ext4_lock_group(sb, group);
894                         /* init the buddy */
895                         memset(data, 0xff, blocksize);
896                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
897                         ext4_unlock_group(sb, group);
898                         incore = NULL;
899                 } else {
900                         /* this is block of bitmap */
901                         BUG_ON(incore != NULL);
902                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
903                                 group, page->index, i * blocksize);
904                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
905
906                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
907                         ext4_lock_group(sb, group);
908                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
909
910                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
911                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
912                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
913                         ext4_unlock_group(sb, group);
914
915                         /* set incore so that the buddy information can be
916                          * generated using this
917                          */
918                         incore = data;
919                 }
920         }
921         SetPageUptodate(page);
922
923 out:
924         if (bh) {
925                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
926                         brelse(bh[i]);
927                 if (bh != &bhs)
928                         kfree(bh);
929         }
930         return err;
931 }
932
933 /*
934  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
935  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
936  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
937  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
938  */
939 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
940                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
941 {
942         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
943         int block, pnum, poff;
944         int blocks_per_page;
945         struct page *page;
946
947         e4b->bd_buddy_page = NULL;
948         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
949
950         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
951         /*
952          * the buddy cache inode stores the block bitmap
953          * and buddy information in consecutive blocks.
954          * So for each group we need two blocks.
955          */
956         block = group * 2;
957         pnum = block / blocks_per_page;
958         poff = block % blocks_per_page;
959         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
960         if (!page)
961                 return -EIO;
962         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
963         e4b->bd_bitmap_page = page;
964         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
965
966         if (blocks_per_page >= 2) {
967                 /* buddy and bitmap are on the same page */
968                 return 0;
969         }
970
971         block++;
972         pnum = block / blocks_per_page;
973         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
974         if (!page)
975                 return -EIO;
976         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
977         e4b->bd_buddy_page = page;
978         return 0;
979 }
980
981 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
982 {
983         if (e4b->bd_bitmap_page) {
984                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
985                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
986         }
987         if (e4b->bd_buddy_page) {
988                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
989                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
990         }
991 }
992
993 /*
994  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
995  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
996  * calling this routine!
997  */
998 static noinline_for_stack
999 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1000 {
1001
1002         struct ext4_group_info *this_grp;
1003         struct ext4_buddy e4b;
1004         struct page *page;
1005         int ret = 0;
1006
1007         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1008         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1009         /*
1010          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1011          * page which map to the group from which we are already
1012          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1013          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1014          * would have pinned buddy page to page cache.
1015          */
1016         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1017         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1018                 /*
1019                  * somebody initialized the group
1020                  * return without doing anything
1021                  */
1022                 goto err;
1023         }
1024
1025         page = e4b.bd_bitmap_page;
1026         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1027         if (ret)
1028                 goto err;
1029         if (!PageUptodate(page)) {
1030                 ret = -EIO;
1031                 goto err;
1032         }
1033         mark_page_accessed(page);
1034
1035         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1036                 /*
1037                  * If both the bitmap and buddy are in
1038                  * the same page we don't need to force
1039                  * init the buddy
1040                  */
1041                 ret = 0;
1042                 goto err;
1043         }
1044         /* init buddy cache */
1045         page = e4b.bd_buddy_page;
1046         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1047         if (ret)
1048                 goto err;
1049         if (!PageUptodate(page)) {
1050                 ret = -EIO;
1051                 goto err;
1052         }
1053         mark_page_accessed(page);
1054 err:
1055         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1056         return ret;
1057 }
1058
1059 /*
1060  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1061  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1062  * calling this routine!
1063  */
1064 static noinline_for_stack int
1065 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1066                                         struct ext4_buddy *e4b)
1067 {
1068         int blocks_per_page;
1069         int block;
1070         int pnum;
1071         int poff;
1072         struct page *page;
1073         int ret;
1074         struct ext4_group_info *grp;
1075         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1076         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1077
1078         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1079
1080         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1081         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1082
1083         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1084         e4b->bd_info = grp;
1085         e4b->bd_sb = sb;
1086         e4b->bd_group = group;
1087         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1088         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1089
1090         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1091                 /*
1092                  * we need full data about the group
1093                  * to make a good selection
1094                  */
1095                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1096                 if (ret)
1097                         return ret;
1098         }
1099
1100         /*
1101          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1102          * and buddy information in consecutive blocks.
1103          * So for each group we need two blocks.
1104          */
1105         block = group * 2;
1106         pnum = block / blocks_per_page;
1107         poff = block % blocks_per_page;
1108
1109         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1110          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1111         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1112         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1113                 if (page)
1114                         /*
1115                          * drop the page reference and try
1116                          * to get the page with lock. If we
1117                          * are not uptodate that implies
1118                          * somebody just created the page but
1119                          * is yet to initialize the same. So
1120                          * wait for it to initialize.
1121                          */
1122                         page_cache_release(page);
1123                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1124                 if (page) {
1125                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1126                         if (!PageUptodate(page)) {
1127                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1128                                 if (ret) {
1129                                         unlock_page(page);
1130                                         goto err;
1131                                 }
1132                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1133                                                (poff * sb->s_blocksize));
1134                         }
1135                         unlock_page(page);
1136                 }
1137         }
1138         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1139                 ret = -EIO;
1140                 goto err;
1141         }
1142         e4b->bd_bitmap_page = page;
1143         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1144         mark_page_accessed(page);
1145
1146         block++;
1147         pnum = block / blocks_per_page;
1148         poff = block % blocks_per_page;
1149
1150         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1151         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1152                 if (page)
1153                         page_cache_release(page);
1154                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1155                 if (page) {
1156                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1157                         if (!PageUptodate(page)) {
1158                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1159                                 if (ret) {
1160                                         unlock_page(page);
1161                                         goto err;
1162                                 }
1163                         }
1164                         unlock_page(page);
1165                 }
1166         }
1167         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1168                 ret = -EIO;
1169                 goto err;
1170         }
1171         e4b->bd_buddy_page = page;
1172         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1173         mark_page_accessed(page);
1174
1175         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1176         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1177
1178         return 0;
1179
1180 err:
1181         if (page)
1182                 page_cache_release(page);
1183         if (e4b->bd_bitmap_page)
1184                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1185         if (e4b->bd_buddy_page)
1186                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1187         e4b->bd_buddy = NULL;
1188         e4b->bd_bitmap = NULL;
1189         return ret;
1190 }
1191
1192 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1193 {
1194         if (e4b->bd_bitmap_page)
1195                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1196         if (e4b->bd_buddy_page)
1197                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1198 }
1199
1200
1201 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1202 {
1203         int order = 1;
1204         void *bb;
1205
1206         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1207         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1208
1209         bb = e4b->bd_buddy;
1210         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1211                 block = block >> 1;
1212                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1213                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1214                         return order;
1215                 }
1216                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1217                 order++;
1218         }
1219         return 0;
1220 }
1221
1222 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1223 {
1224         __u32 *addr;
1225
1226         len = cur + len;
1227         while (cur < len) {
1228                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1229                         /* fast path: clear whole word at once */
1230                         addr = bm + (cur >> 3);
1231                         *addr = 0;
1232                         cur += 32;
1233                         continue;
1234                 }
1235                 mb_clear_bit(cur, bm);
1236                 cur++;
1237         }
1238 }
1239
1240 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1241 {
1242         __u32 *addr;
1243
1244         len = cur + len;
1245         while (cur < len) {
1246                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1247                         /* fast path: set whole word at once */
1248                         addr = bm + (cur >> 3);
1249                         *addr = 0xffffffff;
1250                         cur += 32;
1251                         continue;
1252                 }
1253                 mb_set_bit(cur, bm);
1254                 cur++;
1255         }
1256 }
1257
1258 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1259                           int first, int count)
1260 {
1261         int block = 0;
1262         int max = 0;
1263         int order;
1264         void *buddy;
1265         void *buddy2;
1266         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1267
1268         BUG_ON(first + count > (sb->s_blocksize << 3));
1269         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1270         mb_check_buddy(e4b);
1271         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1272
1273         e4b->bd_info->bb_free += count;
1274         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1275                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1276
1277         /* let's maintain fragments counter */
1278         if (first != 0)
1279                 block = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1280         if (first + count < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1281                 max = !mb_test_bit(first + count, e4b->bd_bitmap);
1282         if (block && max)
1283                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1284         else if (!block && !max)
1285                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1286
1287         /* let's maintain buddy itself */
1288         while (count-- > 0) {
1289                 block = first++;
1290                 order = 0;
1291
1292                 if (!mb_test_bit(block, e4b->bd_bitmap)) {
1293                         ext4_fsblk_t blocknr;
1294
1295                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1296                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1297                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1298                                               inode ? inode->i_ino : 0,
1299                                               blocknr,
1300                                               "freeing already freed block "
1301                                               "(bit %u)", block);
1302                 }
1303                 mb_clear_bit(block, e4b->bd_bitmap);
1304                 e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1305
1306                 /* start of the buddy */
1307                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1308
1309                 do {
1310                         block &= ~1UL;
1311                         if (mb_test_bit(block, buddy) ||
1312                                         mb_test_bit(block + 1, buddy))
1313                                 break;
1314
1315                         /* both the buddies are free, try to coalesce them */
1316                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order + 1, &max);
1317
1318                         if (!buddy2)
1319                                 break;
1320
1321                         if (order > 0) {
1322                                 /* for special purposes, we don't set
1323                                  * free bits in bitmap */
1324                                 mb_set_bit(block, buddy);
1325                                 mb_set_bit(block + 1, buddy);
1326                         }
1327                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1328                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1329
1330                         block = block >> 1;
1331                         order++;
1332                         e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1333
1334                         mb_clear_bit(block, buddy2);
1335                         buddy = buddy2;
1336                 } while (1);
1337         }
1338         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1339         mb_check_buddy(e4b);
1340 }
1341
1342 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1343                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1344 {
1345         int next = block;
1346         int max, order;
1347         void *buddy;
1348
1349         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1350         BUG_ON(ex == NULL);
1351
1352         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1353         BUG_ON(buddy == NULL);
1354         BUG_ON(block >= max);
1355         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1356                 ex->fe_len = 0;
1357                 ex->fe_start = 0;
1358                 ex->fe_group = 0;
1359                 return 0;
1360         }
1361
1362         /* find actual order */
1363         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1364         block = block >> order;
1365
1366         ex->fe_len = 1 << order;
1367         ex->fe_start = block << order;
1368         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1369
1370         /* calc difference from given start */
1371         next = next - ex->fe_start;
1372         ex->fe_len -= next;
1373         ex->fe_start += next;
1374
1375         while (needed > ex->fe_len &&
1376                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1377
1378                 if (block + 1 >= max)
1379                         break;
1380
1381                 next = (block + 1) * (1 << order);
1382                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1383                         break;
1384
1385                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1386
1387                 block = next >> order;
1388                 ex->fe_len += 1 << order;
1389         }
1390
1391         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1392         return ex->fe_len;
1393 }
1394
1395 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1396 {
1397         int ord;
1398         int mlen = 0;
1399         int max = 0;
1400         int cur;
1401         int start = ex->fe_start;
1402         int len = ex->fe_len;
1403         unsigned ret = 0;
1404         int len0 = len;
1405         void *buddy;
1406
1407         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1408         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1409         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1410         mb_check_buddy(e4b);
1411         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1412
1413         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1414         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1415                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1416
1417         /* let's maintain fragments counter */
1418         if (start != 0)
1419                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1420         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1421                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1422         if (mlen && max)
1423                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1424         else if (!mlen && !max)
1425                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1426
1427         /* let's maintain buddy itself */
1428         while (len) {
1429                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1430
1431                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1432                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1433                         mlen = 1 << ord;
1434                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1435                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1436                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1437                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1438                         start += mlen;
1439                         len -= mlen;
1440                         BUG_ON(len < 0);
1441                         continue;
1442                 }
1443
1444                 /* store for history */
1445                 if (ret == 0)
1446                         ret = len | (ord << 16);
1447
1448                 /* we have to split large buddy */
1449                 BUG_ON(ord <= 0);
1450                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1451                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1452                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1453
1454                 ord--;
1455                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1456                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1457                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1458                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1459                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1460                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1461         }
1462         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1463
1464         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1465         mb_check_buddy(e4b);
1466
1467         return ret;
1468 }
1469
1470 /*
1471  * Must be called under group lock!
1472  */
1473 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1474                                         struct ext4_buddy *e4b)
1475 {
1476         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1477         int ret;
1478
1479         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1480         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1481
1482         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1483         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1484         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1485
1486         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1487          * allocated blocks for history */
1488         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1489
1490         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1491         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1492         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1493
1494         /*
1495          * take the page reference. We want the page to be pinned
1496          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1497          * group until we update the bitmap. That would mean we
1498          * double allocate blocks. The reference is dropped
1499          * in ext4_mb_release_context
1500          */
1501         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1502         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1503         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1504         get_page(ac->ac_buddy_page);
1505         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1506         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1507                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1508                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1509                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1510                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1511         }
1512 }
1513
1514 /*
1515  * regular allocator, for general purposes allocation
1516  */
1517
1518 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1519                                         struct ext4_buddy *e4b,
1520                                         int finish_group)
1521 {
1522         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1523         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1524         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1525         struct ext4_free_extent ex;
1526         int max;
1527
1528         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1529                 return;
1530         /*
1531          * We don't want to scan for a whole year
1532          */
1533         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1534                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1535                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1536                 return;
1537         }
1538
1539         /*
1540          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1541          */
1542         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1543                 return;
1544
1545         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1546                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1547                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1548                  * when it was found (within this lock-unlock
1549                  * period or not) */
1550                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1551                 if (max >= gex->fe_len) {
1552                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1553                         return;
1554                 }
1555         }
1556 }
1557
1558 /*
1559  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1560  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1561  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1562  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1563  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1564  * mballoc can't find good enough extent.
1565  *
1566  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1567  */
1568 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1569                                         struct ext4_free_extent *ex,
1570                                         struct ext4_buddy *e4b)
1571 {
1572         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1573         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1574
1575         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1576         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1577         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1578         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1579
1580         ac->ac_found++;
1581
1582         /*
1583          * The special case - take what you catch first
1584          */
1585         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1586                 *bex = *ex;
1587                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1588                 return;
1589         }
1590
1591         /*
1592          * Let's check whether the chuck is good enough
1593          */
1594         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1595                 *bex = *ex;
1596                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1597                 return;
1598         }
1599
1600         /*
1601          * If this is first found extent, just store it in the context
1602          */
1603         if (bex->fe_len == 0) {
1604                 *bex = *ex;
1605                 return;
1606         }
1607
1608         /*
1609          * If new found extent is better, store it in the context
1610          */
1611         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1612                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1613                  * larger than previous best one is better */
1614                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1615                         *bex = *ex;
1616         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1617                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1618                  * an extent that still satisfy the request, but is
1619                  * smaller than previous one */
1620                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1621                         *bex = *ex;
1622         }
1623
1624         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1625 }
1626
1627 static noinline_for_stack
1628 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1629                                         struct ext4_buddy *e4b)
1630 {
1631         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1632         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1633         int max;
1634         int err;
1635
1636         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1637         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1638         if (err)
1639                 return err;
1640
1641         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1642         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1643
1644         if (max > 0) {
1645                 ac->ac_b_ex = ex;
1646                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1647         }
1648
1649         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1650         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1651
1652         return 0;
1653 }
1654
1655 static noinline_for_stack
1656 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1657                                 struct ext4_buddy *e4b)
1658 {
1659         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1660         int max;
1661         int err;
1662         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1663         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1664         struct ext4_free_extent ex;
1665
1666         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1667                 return 0;
1668         if (grp->bb_free == 0)
1669                 return 0;
1670
1671         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1672         if (err)
1673                 return err;
1674
1675         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1676         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1677                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1678
1679         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1680                 ext4_fsblk_t start;
1681
1682                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1683                         ex.fe_start;
1684                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1685                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1686                         ac->ac_found++;
1687                         ac->ac_b_ex = ex;
1688                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1689                 }
1690         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1691                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1692                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1693                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1694                 ac->ac_found++;
1695                 ac->ac_b_ex = ex;
1696                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1697         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1698                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1699                  * number of blocks to an existing extent */
1700                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1701                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1702                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1703                 ac->ac_found++;
1704                 ac->ac_b_ex = ex;
1705                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1706         }
1707         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1708         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1709
1710         return 0;
1711 }
1712
1713 /*
1714  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1715  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1716  */
1717 static noinline_for_stack
1718 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1719                                         struct ext4_buddy *e4b)
1720 {
1721         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1722         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1723         void *buddy;
1724         int i;
1725         int k;
1726         int max;
1727
1728         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1729         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1730                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1731                         continue;
1732
1733                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1734                 BUG_ON(buddy == NULL);
1735
1736                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1737                 BUG_ON(k >= max);
1738
1739                 ac->ac_found++;
1740
1741                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1742                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1743                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1744
1745                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1746
1747                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1748
1749                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1750                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1751
1752                 break;
1753         }
1754 }
1755
1756 /*
1757  * The routine scans the group and measures all found extents.
1758  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1759  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1760  */
1761 static noinline_for_stack
1762 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1763                                         struct ext4_buddy *e4b)
1764 {
1765         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1766         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1767         struct ext4_free_extent ex;
1768         int i;
1769         int free;
1770
1771         free = e4b->bd_info->bb_free;
1772         BUG_ON(free <= 0);
1773
1774         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1775
1776         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1777                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1778                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1779                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1780                         /*
1781                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1782                          * free blocks even though group info says we
1783                          * we have free blocks
1784                          */
1785                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1786                                         "%d free clusters as per "
1787                                         "group info. But bitmap says 0",
1788                                         free);
1789                         break;
1790                 }
1791
1792                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1793                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1794                 if (free < ex.fe_len) {
1795                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1796                                         "%d free clusters as per "
1797                                         "group info. But got %d blocks",
1798                                         free, ex.fe_len);
1799                         /*
1800                          * The number of free blocks differs. This mostly
1801                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1802                          * without claiming the space.
1803                          */
1804                         break;
1805                 }
1806
1807                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1808
1809                 i += ex.fe_len;
1810                 free -= ex.fe_len;
1811         }
1812
1813         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1814 }
1815
1816 /*
1817  * This is a special case for storages like raid5
1818  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1819  */
1820 static noinline_for_stack
1821 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1822                                  struct ext4_buddy *e4b)
1823 {
1824         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1825         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1826         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1827         struct ext4_free_extent ex;
1828         ext4_fsblk_t first_group_block;
1829         ext4_fsblk_t a;
1830         ext4_grpblk_t i;
1831         int max;
1832
1833         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1834
1835         /* find first stripe-aligned block in group */
1836         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1837
1838         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1839         do_div(a, sbi->s_stripe);
1840         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1841
1842         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1843                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1844                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
1845                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1846                                 ac->ac_found++;
1847                                 ac->ac_b_ex = ex;
1848                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1849                                 break;
1850                         }
1851                 }
1852                 i += sbi->s_stripe;
1853         }
1854 }
1855
1856 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1857 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1858                                 ext4_group_t group, int cr)
1859 {
1860         unsigned free, fragments;
1861         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1862         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1863
1864         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1865
1866         free = grp->bb_free;
1867         if (free == 0)
1868                 return 0;
1869         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
1870                 return 0;
1871
1872         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1873         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1874                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1875                 if (ret)
1876                         return 0;
1877         }
1878
1879         fragments = grp->bb_fragments;
1880         if (fragments == 0)
1881                 return 0;
1882
1883         switch (cr) {
1884         case 0:
1885                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
1886
1887                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
1888                         return 0;
1889
1890                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1891                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1892                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1893                     ((group % flex_size) == 0))
1894                         return 0;
1895
1896                 return 1;
1897         case 1:
1898                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1899                         return 1;
1900                 break;
1901         case 2:
1902                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1903                         return 1;
1904                 break;
1905         case 3:
1906                 return 1;
1907         default:
1908                 BUG();
1909         }
1910
1911         return 0;
1912 }
1913
1914 static noinline_for_stack int
1915 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
1916 {
1917         ext4_group_t ngroups, group, i;
1918         int cr;
1919         int err = 0;
1920         struct ext4_sb_info *sbi;
1921         struct super_block *sb;
1922         struct ext4_buddy e4b;
1923
1924         sb = ac->ac_sb;
1925         sbi = EXT4_SB(sb);
1926         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1927         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
1928         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
1929                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
1930
1931         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1932
1933         /* first, try the goal */
1934         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
1935         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1936                 goto out;
1937
1938         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
1939                 goto out;
1940
1941         /*
1942          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
1943          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
1944          * try exact allocation using buddy.
1945          */
1946         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
1947         ac->ac_2order = 0;
1948         /*
1949          * We search using buddy data only if the order of the request
1950          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
1951          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
1952          */
1953         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
1954                 /*
1955                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
1956                  */
1957                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
1958                         ac->ac_2order = i - 1;
1959         }
1960
1961         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
1962         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1963                 /* TBD: may be hot point */
1964                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1965                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
1966                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
1967                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1968         }
1969
1970         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
1971         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
1972         /*
1973          * cr == 0 try to get exact allocation,
1974          * cr == 3  try to get anything
1975          */
1976 repeat:
1977         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
1978                 ac->ac_criteria = cr;
1979                 /*
1980                  * searching for the right group start
1981                  * from the goal value specified
1982                  */
1983                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1984
1985                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
1986                         if (group == ngroups)
1987                                 group = 0;
1988
1989                         /* This now checks without needing the buddy page */
1990                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
1991                                 continue;
1992
1993                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
1994                         if (err)
1995                                 goto out;
1996
1997                         ext4_lock_group(sb, group);
1998
1999                         /*
2000                          * We need to check again after locking the
2001                          * block group
2002                          */
2003                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2004                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2005                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2006                                 continue;
2007                         }
2008
2009                         ac->ac_groups_scanned++;
2010                         if (cr == 0)
2011                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2012                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2013                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2014                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2015                         else
2016                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2017
2018                         ext4_unlock_group(sb, group);
2019                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2020
2021                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2022                                 break;
2023                 }
2024         }
2025
2026         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2027             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2028                 /*
2029                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2030                  * the best chunk we've found so far
2031                  */
2032
2033                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2034                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2035                         /*
2036                          * Someone more lucky has already allocated it.
2037                          * The only thing we can do is just take first
2038                          * found block(s)
2039                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2040                          */
2041                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2042                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2043                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2044                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2045                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2046                         cr = 3;
2047                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2048                         goto repeat;
2049                 }
2050         }
2051 out:
2052         return err;
2053 }
2054
2055 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2056 {
2057         struct super_block *sb = seq->private;
2058         ext4_group_t group;
2059
2060         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2061                 return NULL;
2062         group = *pos + 1;
2063         return (void *) ((unsigned long) group);
2064 }
2065
2066 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2067 {
2068         struct super_block *sb = seq->private;
2069         ext4_group_t group;
2070
2071         ++*pos;
2072         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2073                 return NULL;
2074         group = *pos + 1;
2075         return (void *) ((unsigned long) group);
2076 }
2077
2078 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2079 {
2080         struct super_block *sb = seq->private;
2081         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2082         int i;
2083         int err, buddy_loaded = 0;
2084         struct ext4_buddy e4b;
2085         struct ext4_group_info *grinfo;
2086         struct sg {
2087                 struct ext4_group_info info;
2088                 ext4_grpblk_t counters[16];
2089         } sg;
2090
2091         group--;
2092         if (group == 0)
2093                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2094                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2095                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2096                            "group", "free", "frags", "first",
2097                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2098                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2099
2100         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2101                 sizeof(struct ext4_group_info);
2102         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2103         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2104         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2105                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2106                 if (err) {
2107                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2108                         return 0;
2109                 }
2110                 buddy_loaded = 1;
2111         }
2112
2113         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2114
2115         if (buddy_loaded)
2116                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2117
2118         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2119                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2120         for (i = 0; i <= 13; i++)
2121                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2122                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2123         seq_printf(seq, " ]\n");
2124
2125         return 0;
2126 }
2127
2128 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2129 {
2130 }
2131
2132 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2133         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2134         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2135         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2136         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2137 };
2138
2139 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2140 {
2141         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2142         int rc;
2143
2144         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2145         if (rc == 0) {
2146                 struct seq_file *m = file->private_data;
2147                 m->private = sb;
2148         }
2149         return rc;
2150
2151 }
2152
2153 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2154         .owner          = THIS_MODULE,
2155         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2156         .read           = seq_read,
2157         .llseek         = seq_lseek,
2158         .release        = seq_release,
2159 };
2160
2161 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2162 {
2163         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2164         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2165
2166         BUG_ON(!cachep);
2167         return cachep;
2168 }
2169
2170 /*
2171  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2172  * of groups
2173  */
2174 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2175 {
2176         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2177         unsigned size;
2178         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2179
2180         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2181                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2182         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2183                 return 0;
2184
2185         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2186         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2187         if (!new_groupinfo) {
2188                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2189                 return -ENOMEM;
2190         }
2191         if (sbi->s_group_info) {
2192                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2193                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2194                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2195         }
2196         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2197         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2198         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2199                    sbi->s_group_info_size);
2200         return 0;
2201 }
2202
2203 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2204 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2205                           struct ext4_group_desc *desc)
2206 {
2207         int i;
2208         int metalen = 0;
2209         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2210         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2211         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2212
2213         /*
2214          * First check if this group is the first of a reserved block.
2215          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2216          * to ext4_group_info structures
2217          */
2218         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2219                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2220                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2221                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2222                 if (meta_group_info == NULL) {
2223                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2224                                  "for a buddy group");
2225                         goto exit_meta_group_info;
2226                 }
2227                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2228                         meta_group_info;
2229         }
2230
2231         meta_group_info =
2232                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2233         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2234
2235         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_KERNEL);
2236         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2237                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2238                 goto exit_group_info;
2239         }
2240         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2241                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2242
2243         /*
2244          * initialize bb_free to be able to skip
2245          * empty groups without initialization
2246          */
2247         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2248                 meta_group_info[i]->bb_free =
2249                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2250         } else {
2251                 meta_group_info[i]->bb_free =
2252                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2253         }
2254
2255         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2256         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2257         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2258         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2259
2260 #ifdef DOUBLE_CHECK
2261         {
2262                 struct buffer_head *bh;
2263                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2264                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2265                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2266                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2267                 BUG_ON(bh == NULL);
2268                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2269                         sb->s_blocksize);
2270                 put_bh(bh);
2271         }
2272 #endif
2273
2274         return 0;
2275
2276 exit_group_info:
2277         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2278         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2279                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2280                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2281         }
2282 exit_meta_group_info:
2283         return -ENOMEM;
2284 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2285
2286 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2287 {
2288         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2289         ext4_group_t i;
2290         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2291         int err;
2292         struct ext4_group_desc *desc;
2293         struct kmem_cache *cachep;
2294
2295         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2296         if (err)
2297                 return err;
2298
2299         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2300         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2301                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2302                 goto err_freesgi;
2303         }
2304         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2305          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2306          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2307          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2308         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2309         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2310         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2311                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2312                 if (desc == NULL) {
2313                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2314                         goto err_freebuddy;
2315                 }
2316                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2317                         goto err_freebuddy;
2318         }
2319
2320         return 0;
2321
2322 err_freebuddy:
2323         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2324         while (i-- > 0)
2325                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2326         i = sbi->s_group_info_size;
2327         while (i-- > 0)
2328                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2329         iput(sbi->s_buddy_cache);
2330 err_freesgi:
2331         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2332         return -ENOMEM;
2333 }
2334
2335 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2336 {
2337         int i;
2338
2339         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2340                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2341                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2342                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2343         }
2344 }
2345
2346 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2347 {
2348         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2349         int slab_size;
2350         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2351         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2352         struct kmem_cache *cachep;
2353
2354         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2355                 return -EINVAL;
2356
2357         if (unlikely(cache_index < 0))
2358                 cache_index = 0;
2359
2360         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2361         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2362                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2363                 return 0;       /* Already created */
2364         }
2365
2366         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2367                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2368
2369         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2370                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2371                                         NULL);
2372
2373         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2374
2375         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2376         if (!cachep) {
2377                 printk(KERN_EMERG
2378                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2379                 return -ENOMEM;
2380         }
2381
2382         return 0;
2383 }
2384
2385 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2386 {
2387         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2388         unsigned i, j;
2389         unsigned offset;
2390         unsigned max;
2391         int ret;
2392
2393         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2394
2395         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2396         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2397                 ret = -ENOMEM;
2398                 goto out;
2399         }
2400
2401         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2402         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2403         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2404                 ret = -ENOMEM;
2405                 goto out;
2406         }
2407
2408         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2409         if (ret < 0)
2410                 goto out;
2411
2412         /* order 0 is regular bitmap */
2413         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2414         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2415
2416         i = 1;
2417         offset = 0;
2418         max = sb->s_blocksize << 2;
2419         do {
2420                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2421                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2422                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2423                 max = max >> 1;
2424                 i++;
2425         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2426
2427         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2428         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2429
2430         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2431         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2432         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2433         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2434         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2435         /*
2436          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2437          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2438          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2439          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2440          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2441          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2442          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2443          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2444          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2445          * which seems reasonable as a default.
2446          */
2447         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2448                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2449         /*
2450          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2451          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2452          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2453          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2454          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2455          * the stripes.
2456          */
2457         if (sbi->s_stripe > 1) {
2458                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2459                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2460         }
2461
2462         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2463         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2464                 ret = -ENOMEM;
2465                 goto out_free_groupinfo_slab;
2466         }
2467         for_each_possible_cpu(i) {
2468                 struct ext4_locality_group *lg;
2469                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2470                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2471                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2472                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2473                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2474         }
2475
2476         /* init file for buddy data */
2477         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2478         if (ret != 0)
2479                 goto out_free_locality_groups;
2480
2481         if (sbi->s_proc)
2482                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2483                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2484
2485         return 0;
2486
2487 out_free_locality_groups:
2488         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2489         sbi->s_locality_groups = NULL;
2490 out_free_groupinfo_slab:
2491         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2492 out:
2493         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2494         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2495         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2496         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2497         return ret;
2498 }
2499
2500 /* need to called with the ext4 group lock held */
2501 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2502 {
2503         struct ext4_prealloc_space *pa;
2504         struct list_head *cur, *tmp;
2505         int count = 0;
2506
2507         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2508                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2509                 list_del(&pa->pa_group_list);
2510                 count++;
2511                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2512         }
2513         if (count)
2514                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2515
2516 }
2517
2518 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2519 {
2520         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2521         ext4_group_t i;
2522         int num_meta_group_infos;
2523         struct ext4_group_info *grinfo;
2524         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2525         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2526
2527         if (sbi->s_proc)
2528                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2529
2530         if (sbi->s_group_info) {
2531                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2532                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2533 #ifdef DOUBLE_CHECK
2534                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2535 #endif
2536                         ext4_lock_group(sb, i);
2537                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2538                         ext4_unlock_group(sb, i);
2539                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2540                 }
2541                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2542                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2543                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2544                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2545                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2546                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2547         }
2548         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2549         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2550         if (sbi->s_buddy_cache)
2551                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2552         if (sbi->s_mb_stats) {
2553                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2554                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2555                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2556                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2557                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2558                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2559                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2560                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2561                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2562                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2563                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2564                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2565                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2566                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2567                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2568                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2569                                 sbi->s_mb_generation_time);
2570                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2571                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2572                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2573                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2574         }
2575
2576         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2577
2578         return 0;
2579 }
2580
2581 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2582                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2583 {
2584         ext4_fsblk_t discard_block;
2585
2586         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2587                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2588         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2589         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2590                         (unsigned long long) discard_block, count);
2591         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2592 }
2593
2594 /*
2595  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2596  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2597  */
2598 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2599                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2600                                     int rc)
2601 {
2602         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2603         struct ext4_buddy e4b;
2604         struct ext4_group_info *db;
2605         int err, count = 0, count2 = 0;
2606
2607         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2608                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2609
2610         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2611                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2612                                          entry->efd_start_cluster,
2613                                          entry->efd_count);
2614                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2615                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2616                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2617                                  " with %d", entry->efd_group,
2618                                  entry->efd_start_cluster,
2619                                  entry->efd_count, err);
2620         }
2621
2622         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2623         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2624         BUG_ON(err != 0);
2625
2626
2627         db = e4b.bd_info;
2628         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2629         count += entry->efd_count;
2630         count2++;
2631         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2632         /* Take it out of per group rb tree */
2633         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2634         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2635
2636         /*
2637          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2638          * ext4_trim_fs can trim it.
2639          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2640          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2641          */
2642         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2643                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2644
2645         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2646                 /* No more items in the per group rb tree
2647                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2648                  */
2649                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2650                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2651         }
2652         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2653         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2654         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2655
2656         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2657 }
2658
2659 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2660 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2661
2662 static struct dentry *debugfs_dir;
2663 static struct dentry *debugfs_debug;
2664
2665 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2666 {
2667         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2668         if (debugfs_dir)
2669                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2670                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2671                                                   debugfs_dir,
2672                                                   &mb_enable_debug);
2673 }
2674
2675 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2676 {
2677         debugfs_remove(debugfs_debug);
2678         debugfs_remove(debugfs_dir);
2679 }
2680
2681 #else
2682
2683 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2684 {
2685 }
2686
2687 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2688 {
2689 }
2690
2691 #endif
2692
2693 int __init ext4_init_mballoc(void)
2694 {
2695         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2696                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2697         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2698                 return -ENOMEM;
2699
2700         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2701                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2702         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2703                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2704                 return -ENOMEM;
2705         }
2706
2707         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2708                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2709         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2710                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2711                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2712                 return -ENOMEM;
2713         }
2714         ext4_create_debugfs_entry();
2715         return 0;
2716 }
2717
2718 void ext4_exit_mballoc(void)
2719 {
2720         /*
2721          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2722          * before destroying the slab cache.
2723          */
2724         rcu_barrier();
2725         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2726         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2727         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2728         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2729         ext4_remove_debugfs_entry();
2730 }
2731
2732
2733 /*
2734  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2735  * Returns 0 if success or error code
2736  */
2737 static noinline_for_stack int
2738 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2739                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2740 {
2741         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2742         struct ext4_group_desc *gdp;
2743         struct buffer_head *gdp_bh;
2744         struct ext4_sb_info *sbi;
2745         struct super_block *sb;
2746         ext4_fsblk_t block;
2747         int err, len;
2748
2749         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2750         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2751
2752         sb = ac->ac_sb;
2753         sbi = EXT4_SB(sb);
2754
2755         err = -EIO;
2756         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2757         if (!bitmap_bh)
2758                 goto out_err;
2759
2760         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2761         if (err)
2762                 goto out_err;
2763
2764         err = -EIO;
2765         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2766         if (!gdp)
2767                 goto out_err;
2768
2769         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2770                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2771
2772         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2773         if (err)
2774                 goto out_err;
2775
2776         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2777
2778         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2779         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2780                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2781                            "fs metadata", block, block+len);
2782                 /* File system mounted not to panic on error
2783                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2784                  * We leak some of the blocks here.
2785                  */
2786                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2787                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2788                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2789                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2790                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2791                 if (!err)
2792                         err = -EAGAIN;
2793                 goto out_err;
2794         }
2795
2796         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2797 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2798         {
2799                 int i;
2800                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2801                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2802                                                 bitmap_bh->b_data));
2803                 }
2804         }
2805 #endif
2806         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2807                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2808         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2809                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2810                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2811                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2812                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2813         }
2814         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2815         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2816         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2817         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2818
2819         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2820         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2821         /*
2822          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2823          */
2824         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2825                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2826                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2827                                    reserv_clstrs);
2828
2829         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2830                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2831                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2832                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2833                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2834         }
2835
2836         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2837         if (err)
2838                 goto out_err;
2839         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2840
2841 out_err:
2842         brelse(bitmap_bh);
2843         return err;
2844 }
2845
2846 /*
2847  * here we normalize request for locality group
2848  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2849  * s_strip if we set the same via mount option.
2850  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2851  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2852  *
2853  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2854  */
2855 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2856 {
2857         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2858         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2859
2860         BUG_ON(lg == NULL);
2861         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2862         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2863                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2864 }
2865
2866 /*
2867  * Normalization means making request better in terms of
2868  * size and alignment
2869  */
2870 static noinline_for_stack void
2871 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2872                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2873 {
2874         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2875         int bsbits, max;
2876         ext4_lblk_t end;
2877         loff_t size, start_off;
2878         loff_t orig_size __maybe_unused;
2879         ext4_lblk_t start;
2880         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2881         struct ext4_prealloc_space *pa;
2882
2883         /* do normalize only data requests, metadata requests
2884            do not need preallocation */
2885         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2886                 return;
2887
2888         /* sometime caller may want exact blocks */
2889         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2890                 return;
2891
2892         /* caller may indicate that preallocation isn't
2893          * required (it's a tail, for example) */
2894         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2895                 return;
2896
2897         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2898                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2899                 return ;
2900         }
2901
2902         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2903
2904         /* first, let's learn actual file size
2905          * given current request is allocated */
2906         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
2907         size = size << bsbits;
2908         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2909                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2910         orig_size = size;
2911
2912         /* max size of free chunks */
2913         max = 2 << bsbits;
2914
2915 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2916                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2917
2918         /* first, try to predict filesize */
2919         /* XXX: should this table be tunable? */
2920         start_off = 0;
2921         if (size <= 16 * 1024) {
2922                 size = 16 * 1024;
2923         } else if (size <= 32 * 1024) {
2924                 size = 32 * 1024;
2925         } else if (size <= 64 * 1024) {
2926                 size = 64 * 1024;
2927         } else if (size <= 128 * 1024) {
2928                 size = 128 * 1024;
2929         } else if (size <= 256 * 1024) {
2930                 size = 256 * 1024;
2931         } else if (size <= 512 * 1024) {
2932                 size = 512 * 1024;
2933         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2934                 size = 1024 * 1024;
2935         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2936                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2937                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2938                 size = 2 * 1024 * 1024;
2939         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2940                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2941                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2942                 size = 4 * 1024 * 1024;
2943         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2944                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2945                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2946                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2947                 size = 8 * 1024 * 1024;
2948         } else {
2949                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2950                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2951         }
2952         size = size >> bsbits;
2953         start = start_off >> bsbits;
2954
2955         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
2956         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
2957                 size -= ar->lleft + 1 - start;
2958                 start = ar->lleft + 1;
2959         }
2960         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
2961                 size -= start + size - ar->lright;
2962
2963         end = start + size;
2964
2965         /* check we don't cross already preallocated blocks */
2966         rcu_read_lock();
2967         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2968                 ext4_lblk_t pa_end;
2969
2970                 if (pa->pa_deleted)
2971                         continue;
2972                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2973                 if (pa->pa_deleted) {
2974                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2975                         continue;
2976                 }
2977
2978                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
2979                                                   pa->pa_len);
2980
2981                 /* PA must not overlap original request */
2982                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
2983                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
2984
2985                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
2986                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
2987                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2988                         continue;
2989                 }
2990                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
2991
2992                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
2993                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2994                         BUG_ON(pa_end < start);
2995                         start = pa_end;
2996                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2997                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
2998                         end = pa->pa_lstart;
2999                 }
3000                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3001         }
3002         rcu_read_unlock();
3003         size = end - start;
3004
3005         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3006         rcu_read_lock();
3007         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3008                 ext4_lblk_t pa_end;
3009
3010                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3011                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3012                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3013                                                           pa->pa_len);
3014                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3015                 }
3016                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3017         }
3018         rcu_read_unlock();
3019
3020         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3021                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3022                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3023                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3024                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3025                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3026         }
3027         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3028                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3029         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3030
3031         /* now prepare goal request */
3032
3033         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3034          * placement or satisfy big request as is */
3035         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3036         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3037
3038         /* define goal start in order to merge */
3039         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3040                 /* merge to the right */
3041                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3042                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3043                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3044                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3045         }
3046         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3047                 /* merge to the left */
3048                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3049                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3050                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3051                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3052         }
3053
3054         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3055                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3056 }
3057
3058 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3059 {
3060         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3061
3062         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3063                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3064                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3065                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3066                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3067                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3068                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3069                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3070                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3071                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3072                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3073         }
3074
3075         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3076                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3077         else
3078                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3079 }
3080
3081 /*
3082  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3083  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3084  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3085  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3086  */
3087 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3088 {
3089         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3090
3091         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3092                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3093 }
3094
3095 /*
3096  * use blocks preallocated to inode
3097  */
3098 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3099                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3100 {
3101         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3102         ext4_fsblk_t start;
3103         ext4_fsblk_t end;
3104         int len;
3105
3106         /* found preallocated blocks, use them */
3107         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3108         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3109                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3110         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3111         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3112                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3113         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3114         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3115         ac->ac_pa = pa;
3116
3117         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3118         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3119         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3120         pa->pa_free -= len;
3121
3122         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3123 }
3124
3125 /*
3126  * use blocks preallocated to locality group
3127  */
3128 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3129                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3130 {
3131         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3132
3133         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3134                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3135                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3136         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3137         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3138         ac->ac_pa = pa;
3139
3140         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3141          * possible race when the group is being loaded concurrently
3142          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3143          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3144          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3145          */
3146         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3147 }
3148
3149 /*
3150  * Return the prealloc space that have minimal distance
3151  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3152  * space that is having currently known minimal distance
3153  * from the goal block.
3154  */
3155 static struct ext4_prealloc_space *
3156 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3157                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3158                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3159 {
3160         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3161
3162         if (cpa == NULL) {
3163                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3164                 return pa;
3165         }
3166         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3167         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3168
3169         if (cur_distance <= new_distance)
3170                 return cpa;
3171
3172         /* drop the previous reference */
3173         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3174         atomic_inc(&pa->pa_count);
3175         return pa;
3176 }
3177
3178 /*
3179  * search goal blocks in preallocated space
3180  */
3181 static noinline_for_stack int
3182 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3183 {
3184         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3185         int order, i;
3186         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3187         struct ext4_locality_group *lg;
3188         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3189         ext4_fsblk_t goal_block;
3190
3191         /* only data can be preallocated */
3192         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3193                 return 0;
3194
3195         /* first, try per-file preallocation */
3196         rcu_read_lock();
3197         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3198
3199                 /* all fields in this condition don't change,
3200                  * so we can skip locking for them */
3201                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3202                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3203                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3204                         continue;
3205
3206                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3207                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3208                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3209                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3210                         continue;
3211
3212                 /* found preallocated blocks, use them */
3213                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3214                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3215                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3216                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3217                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3218                         ac->ac_criteria = 10;
3219                         rcu_read_unlock();
3220                         return 1;
3221                 }
3222                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3223         }
3224         rcu_read_unlock();
3225
3226         /* can we use group allocation? */
3227         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3228                 return 0;
3229
3230         /* inode may have no locality group for some reason */
3231         lg = ac->ac_lg;
3232         if (lg == NULL)
3233                 return 0;
3234         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3235         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3236                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3237                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3238
3239         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3240         /*
3241          * search for the prealloc space that is having
3242          * minimal distance from the goal block.
3243          */
3244         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3245                 rcu_read_lock();
3246                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3247                                         pa_inode_list) {
3248                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3249                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3250                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3251
3252                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3253                                                                 pa, cpa);
3254                         }
3255                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3256                 }
3257                 rcu_read_unlock();
3258         }
3259         if (cpa) {
3260                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3261                 ac->ac_criteria = 20;
3262                 return 1;
3263         }
3264         return 0;
3265 }
3266
3267 /*
3268  * the function goes through all block freed in the group
3269  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3270  * buddy must be generated from this bitmap
3271  * Need to be called with the ext4 group lock held
3272  */
3273 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3274                                                 ext4_group_t group)
3275 {
3276         struct rb_node *n;
3277         struct ext4_group_info *grp;
3278         struct ext4_free_data *entry;
3279
3280         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3281         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3282
3283         while (n) {
3284                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3285                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3286                 n = rb_next(n);
3287         }
3288         return;
3289 }
3290
3291 /*
3292  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3293  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3294  * Need to be called with ext4 group lock held
3295  */
3296 static noinline_for_stack
3297 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3298                                         ext4_group_t group)
3299 {
3300         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3301         struct ext4_prealloc_space *pa;
3302         struct list_head *cur;
3303         ext4_group_t groupnr;
3304         ext4_grpblk_t start;
3305         int preallocated = 0;
3306         int len;
3307
3308         /* all form of preallocation discards first load group,
3309          * so the only competing code is preallocation use.
3310          * we don't need any locking here
3311          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3312          * otherwise we could leave used blocks available for
3313          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3314          * is dropping preallocation
3315          */
3316         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3317                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3318                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3319                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3320                                              &groupnr, &start);
3321                 len = pa->pa_len;
3322                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3323                 if (unlikely(len == 0))
3324                         continue;
3325                 BUG_ON(groupnr != group);
3326                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3327                 preallocated += len;
3328         }
3329         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3330 }
3331
3332 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3333 {
3334         struct ext4_prealloc_space *pa;
3335         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3336         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3337 }
3338
3339 /*
3340  * drops a reference to preallocated space descriptor
3341  * if this was the last reference and the space is consumed
3342  */
3343 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3344                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3345 {
3346         ext4_group_t grp;
3347         ext4_fsblk_t grp_blk;
3348
3349         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3350                 return;
3351
3352         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3353         spin_lock(&pa->pa_lock);
3354         if (pa->pa_deleted == 1) {
3355                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3356                 return;
3357         }
3358
3359         pa->pa_deleted = 1;
3360         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3361
3362         grp_blk = pa->pa_pstart;
3363         /*
3364          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3365          * next group when pa is used up
3366          */
3367         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3368                 grp_blk--;
3369
3370         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3371
3372         /*
3373          * possible race:
3374          *
3375          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3376          *                                      find block B in PA
3377          *  copy on-disk bitmap to buddy
3378          *                                      mark B in on-disk bitmap
3379          *                                      drop PA from group
3380          *  mark all PAs in buddy
3381          *
3382          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3383          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3384          * against that pair
3385          */
3386         ext4_lock_group(sb, grp);
3387         list_del(&pa->pa_group_list);
3388         ext4_unlock_group(sb, grp);
3389
3390         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3391         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3392         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3393
3394         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3395 }
3396
3397 /*
3398  * creates new preallocated space for given inode
3399  */
3400 static noinline_for_stack int
3401 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3402 {
3403         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3404         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3405         struct ext4_prealloc_space *pa;
3406         struct ext4_group_info *grp;
3407         struct ext4_inode_info *ei;
3408
3409         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3410         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3411         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3412         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3413
3414         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3415         if (pa == NULL)
3416                 return -ENOMEM;
3417
3418         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3419                 int winl;
3420                 int wins;
3421                 int win;
3422                 int offs;
3423
3424                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3425                  * so, found space must get proper lstart
3426                  * to cover original request */
3427                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3428                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3429
3430                 /* we're limited by original request in that
3431                  * logical block must be covered any way
3432                  * winl is window we can move our chunk within */
3433                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3434
3435                 /* also, we should cover whole original request */
3436                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3437
3438                 /* the smallest one defines real window */
3439                 win = min(winl, wins);
3440
3441                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3442                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3443                 if (offs && offs < win)
3444                         win = offs;
3445
3446                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3447                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3448                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3449                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3450         }
3451
3452         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3453          * allocated blocks for history */
3454         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3455
3456         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3457         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3458         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3459         pa->pa_free = pa->pa_len;
3460         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3461         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3462         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3463         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3464         pa->pa_deleted = 0;
3465         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3466
3467         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3468                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3469         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3470
3471         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3472         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3473
3474         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3475         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3476
3477         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3478         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3479
3480         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3481         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3482         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3483
3484         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3485         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3486         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3487
3488         return 0;
3489 }
3490
3491 /*
3492  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3493  */
3494 static noinline_for_stack int
3495 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3496 {
3497         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3498         struct ext4_locality_group *lg;
3499         struct ext4_prealloc_space *pa;
3500         struct ext4_group_info *grp;
3501
3502         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3503         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3504         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3505         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3506
3507         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3508         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3509         if (pa == NULL)
3510                 return -ENOMEM;
3511
3512         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3513          * allocated blocks for history */
3514         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3515
3516         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3517         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3518         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3519         pa->pa_free = pa->pa_len;
3520         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3521         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3522         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3523         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3524         pa->pa_deleted = 0;
3525         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3526
3527         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3528                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3529         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3530
3531         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3532         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3533
3534         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3535         lg = ac->ac_lg;
3536         BUG_ON(lg == NULL);
3537
3538         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3539         pa->pa_inode = NULL;
3540
3541         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3542         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3543         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3544
3545         /*
3546          * We will later add the new pa to the right bucket
3547          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3548          */
3549         return 0;
3550 }
3551
3552 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3553 {
3554         int err;
3555
3556         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3557                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3558         else
3559                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3560         return err;
3561 }
3562
3563 /*
3564  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3565  * in-core bitmap and buddy.
3566  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3567  * nobody else can find/use it.
3568  * the caller MUST hold group/inode locks.
3569  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3570  */
3571 static noinline_for_stack int
3572 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3573                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3574 {
3575         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3576         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3577         unsigned int end;
3578         unsigned int next;
3579         ext4_group_t group;
3580         ext4_grpblk_t bit;
3581         unsigned long long grp_blk_start;
3582         int err = 0;
3583         int free = 0;
3584
3585         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3586         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3587         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3588         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3589         end = bit + pa->pa_len;
3590
3591         while (bit < end) {
3592                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3593                 if (bit >= end)
3594                         break;
3595                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3596                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3597                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3598                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3599                 free += next - bit;
3600
3601                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3602                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3603                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3604                                                next - bit);
3605                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3606                 bit = next + 1;
3607         }
3608         if (free != pa->pa_free) {
3609                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3610                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3611                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3612                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3613                          (unsigned long) pa->pa_len);
3614                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3615                                         free, pa->pa_free);
3616                 /*
3617                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3618                  * from the bitmap and continue.
3619                  */
3620         }
3621         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3622
3623         return err;
3624 }
3625
3626 static noinline_for_stack int
3627 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3628                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3629 {
3630         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3631         ext4_group_t group;
3632         ext4_grpblk_t bit;
3633
3634         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3635         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3636         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3637         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3638         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3639         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3640         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3641
3642         return 0;
3643 }
3644
3645 /*
3646  * releases all preallocations in given group
3647  *
3648  * first, we need to decide discard policy:
3649  * - when do we discard
3650  *   1) ENOSPC
3651  * - how many do we discard
3652  *   1) how many requested
3653  */
3654 static noinline_for_stack int
3655 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3656                                         ext4_group_t group, int needed)
3657 {
3658         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3659         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3660         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3661         struct list_head list;
3662         struct ext4_buddy e4b;
3663         int err;
3664         int busy = 0;
3665         int free = 0;
3666
3667         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3668
3669         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3670                 return 0;
3671
3672         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3673         if (bitmap_bh == NULL) {
3674                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3675                 return 0;
3676         }
3677
3678         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3679         if (err) {
3680                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3681                 put_bh(bitmap_bh);
3682                 return 0;
3683         }
3684
3685         if (needed == 0)
3686                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3687
3688         INIT_LIST_HEAD(&list);
3689 repeat:
3690         ext4_lock_group(sb, group);
3691         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3692                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3693                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3694                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3695                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3696                         busy = 1;
3697                         continue;
3698                 }
3699                 if (pa->pa_deleted) {
3700                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3701                         continue;
3702                 }
3703
3704                 /* seems this one can be freed ... */
3705                 pa->pa_deleted = 1;
3706
3707                 /* we can trust pa_free ... */
3708                 free += pa->pa_free;
3709
3710                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3711
3712                 list_del(&pa->pa_group_list);
3713                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3714         }
3715
3716         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3717         if (free < needed && busy) {
3718                 busy = 0;
3719                 ext4_unlock_group(sb, group);
3720                 /*
3721                  * Yield the CPU here so that we don't get soft lockup
3722                  * in non preempt case.
3723                  */
3724                 yield();
3725                 goto repeat;
3726         }
3727
3728         /* found anything to free? */
3729         if (list_empty(&list)) {
3730                 BUG_ON(free != 0);
3731                 goto out;
3732         }
3733
3734         /* now free all selected PAs */
3735         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3736
3737                 /* remove from object (inode or locality group) */
3738                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3739                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3740                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3741
3742                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3743                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3744                 else
3745                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3746
3747                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3748                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3749         }
3750
3751 out:
3752         ext4_unlock_group(sb, group);
3753         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3754         put_bh(bitmap_bh);
3755         return free;
3756 }
3757
3758 /*
3759  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3760  *
3761  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3762  * We don't want another block to be served from the prealloc
3763  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3764  *
3765  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3766  */
3767 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3768 {
3769         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3770         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3771         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3772         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3773         ext4_group_t group = 0;
3774         struct list_head list;
3775         struct ext4_buddy e4b;
3776         int err;
3777
3778         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3779                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3780                 return;
3781         }
3782
3783         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3784         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3785
3786         INIT_LIST_HEAD(&list);
3787
3788 repeat:
3789         /* first, collect all pa's in the inode */
3790         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3791         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3792                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3793                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3794                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3795                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3796                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3797                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3798                          * use preallocation while we're discarding it */
3799                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3800                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3801                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3802                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3803                         WARN_ON(1);
3804                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3805                         goto repeat;
3806
3807                 }
3808                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3809                         pa->pa_deleted = 1;
3810                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3811                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3812                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3813                         continue;
3814                 }
3815
3816                 /* someone is deleting pa right now */
3817                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3818                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3819
3820                 /* we have to wait here because pa_deleted
3821                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3822                  * the list. as we might be called from
3823                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3824                  * and concurrent thread which is unlinking
3825                  * pa from inode's list may access already
3826                  * freed memory, bad-bad-bad */
3827
3828                 /* XXX: if this happens too often, we can
3829                  * add a flag to force wait only in case
3830                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3831                  * regular truncate */
3832                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3833                 goto repeat;
3834         }
3835         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3836
3837         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3838                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3839                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3840
3841                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3842                 if (err) {
3843                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3844                                         group);
3845                         continue;
3846                 }
3847
3848                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3849                 if (bitmap_bh == NULL) {
3850                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3851                                         group);
3852                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3853                         continue;
3854                 }
3855
3856                 ext4_lock_group(sb, group);
3857                 list_del(&pa->pa_group_list);
3858                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3859                 ext4_unlock_group(sb, group);
3860
3861                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3862                 put_bh(bitmap_bh);
3863
3864                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3865                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3866         }
3867 }
3868
3869 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3870 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3871 {
3872         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3873         ext4_group_t ngroups, i;
3874
3875         if (!mb_enable_debug ||
3876             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3877                 return;
3878
3879         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
3880                         " Allocation context details:");
3881         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
3882                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3883         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
3884                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3885                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
3886                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3887                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3888                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3889                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3890                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3891                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3892                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3893                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3894                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3895                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3896                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3897                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3898                         (int)ac->ac_criteria);
3899         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%lu scanned, %d found",
3900                  ac->ac_ex_scanned, ac->ac_found);
3901         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
3902         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3903         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3904                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3905                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3906                 ext4_grpblk_t start;
3907                 struct list_head *cur;
3908                 ext4_lock_group(sb, i);
3909                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3910                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3911                                         pa_group_list);
3912                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3913                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3914                                                      NULL, &start);
3915                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3916                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3917                                start, pa->pa_len);
3918                 }
3919                 ext4_unlock_group(sb, i);
3920
3921                 if (grp->bb_free == 0)
3922                         continue;
3923                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3924                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3925         }
3926         printk(KERN_ERR "\n");
3927 }
3928 #else
3929 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3930 {
3931         return;
3932 }
3933 #endif
3934
3935 /*
3936  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3937  * file is determined by the current size or the resulting size after
3938  * allocation which ever is larger
3939  *
3940  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3941  */
3942 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3943 {
3944         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3945         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3946         loff_t size, isize;
3947
3948         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3949                 return;
3950
3951         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3952                 return;
3953
3954         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3955         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3956                 >> bsbits;
3957
3958         if ((size == isize) &&
3959             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3960             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3961                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3962                 return;
3963         }
3964
3965         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
3966                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3967                 return;
3968         }
3969
3970         /* don't use group allocation for large files */
3971         size = max(size, isize);
3972         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
3973                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3974                 return;
3975         }
3976
3977         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
3978         /*
3979          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
3980          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
3981          * request from multiple CPUs.
3982          */
3983         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
3984
3985         /* we're going to use group allocation */
3986         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
3987
3988         /* serialize all allocations in the group */
3989         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
3990 }
3991
3992 static noinline_for_stack int
3993 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
3994                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3995 {
3996         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
3997         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3998         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
3999         ext4_group_t group;
4000         unsigned int len;
4001         ext4_fsblk_t goal;
4002         ext4_grpblk_t block;
4003
4004         /* we can't allocate > group size */
4005         len = ar->len;
4006
4007         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4008         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 10)
4009                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 10;
4010
4011         /* start searching from the goal */
4012         goal = ar->goal;
4013         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4014                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4015                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4016         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4017
4018         /* set up allocation goals */
4019         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical & ~(sbi->s_cluster_ratio - 1);
4020         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4021         ac->ac_sb = sb;
4022         ac->ac_inode = ar->inode;
4023         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4024         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4025         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4026         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4027         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4028         ac->ac_flags = ar->flags;
4029
4030         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4031          * locality group. this is a policy, actually */
4032         ext4_mb_group_or_file(ac);
4033
4034         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4035                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4036                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4037                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4038                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4039                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4040                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4041         return 0;
4042
4043 }
4044
4045 static noinline_for_stack void
4046 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4047                                         struct ext4_locality_group *lg,
4048                                         int order, int total_entries)
4049 {
4050         ext4_group_t group = 0;
4051         struct ext4_buddy e4b;
4052         struct list_head discard_list;
4053         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4054
4055         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4056
4057         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4058
4059         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4060         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4061                                                 pa_inode_list) {
4062                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4063                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4064                         /*
4065                          * This is the pa that we just used
4066                          * for block allocation. So don't
4067                          * free that
4068                          */
4069                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4070                         continue;
4071                 }
4072                 if (pa->pa_deleted) {
4073                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4074                         continue;
4075                 }
4076                 /* only lg prealloc space */
4077                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4078
4079                 /* seems this one can be freed ... */
4080                 pa->pa_deleted = 1;
4081                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4082
4083                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4084                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4085
4086                 total_entries--;
4087                 if (total_entries <= 5) {
4088                         /*
4089                          * we want to keep only 5 entries
4090                          * allowing it to grow to 8. This
4091                          * mak sure we don't call discard
4092                          * soon for this list.
4093                          */
4094                         break;
4095                 }
4096         }
4097         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4098
4099         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4100
4101                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4102                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4103                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4104                                         group);
4105                         continue;
4106                 }
4107                 ext4_lock_group(sb, group);
4108                 list_del(&pa->pa_group_list);
4109                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4110                 ext4_unlock_group(sb, group);
4111
4112                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4113                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4114                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4115         }
4116 }
4117
4118 /*
4119  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4120  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4121  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4122  *
4123  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4124  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4125  */
4126
4127 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4128 {
4129         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4130         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4131         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4132         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4133
4134         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4135         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4136                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4137                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4138         /* Add the prealloc space to lg */
4139         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4140         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4141                                                 pa_inode_list) {
4142                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4143                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4144                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4145                         continue;
4146                 }
4147                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4148                         /* Add to the tail of the previous entry */
4149                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4150                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4151                         added = 1;
4152                         /*
4153                          * we want to count the total
4154                          * number of entries in the list
4155                          */
4156                 }
4157                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4158                 lg_prealloc_count++;
4159         }
4160         if (!added)
4161                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4162                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4163         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4164
4165         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4166         if (lg_prealloc_count > 8) {
4167                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4168                                                   order, lg_prealloc_count);
4169                 return;
4170         }
4171         return ;
4172 }
4173
4174 /*
4175  * release all resource we used in allocation
4176  */
4177 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4178 {
4179         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4180         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4181         if (pa) {
4182                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4183                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4184                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4185                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4186                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4187                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4188                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4189                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4190                 }
4191         }
4192         if (pa) {
4193                 /*
4194                  * We want to add the pa to the right bucket.
4195                  * Remove it from the list and while adding
4196                  * make sure the list to which we are adding
4197                  * doesn't grow big.
4198                  */
4199                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4200                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4201                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4202                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4203                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4204                 }
4205                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4206         }
4207         if (ac->ac_bitmap_page)
4208                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4209         if (ac->ac_buddy_page)
4210                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4211         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4212                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4213         ext4_mb_collect_stats(ac);
4214         return 0;
4215 }
4216
4217 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4218 {
4219         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4220         int ret;
4221         int freed = 0;
4222
4223         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4224         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4225                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4226                 freed += ret;
4227                 needed -= ret;
4228         }
4229
4230         return freed;
4231 }
4232
4233 /*
4234  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4235  * it tries to use preallocation first, then falls back
4236  * to usual allocation
4237  */
4238 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4239                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4240 {
4241         int freed;
4242         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4243         struct ext4_sb_info *sbi;
4244         struct super_block *sb;
4245         ext4_fsblk_t block = 0;
4246         unsigned int inquota = 0;
4247         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4248
4249         sb = ar->inode->i_sb;
4250         sbi = EXT4_SB(sb);
4251
4252         trace_ext4_request_blocks(ar);
4253
4254         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4255         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4256                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4257
4258         /*
4259          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4260          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4261          * reserved when data being copied into pagecache.
4262          */
4263         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4264                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4265         else {
4266                 /* Without delayed allocation we need to verify
4267                  * there is enough free blocks to do block allocation
4268                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4269                  */
4270                 while (ar->len &&
4271                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4272
4273                         /* let others to free the space */
4274                         yield();
4275                         ar->len = ar->len >> 1;
4276                 }
4277                 if (!ar->len) {
4278                         *errp = -ENOSPC;
4279                         return 0;
4280                 }
4281                 reserv_clstrs = ar->len;
4282                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4283                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4284                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4285                 } else {
4286                         while (ar->len &&
4287                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4288                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4289
4290                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4291                                 ar->len--;
4292                         }
4293                 }
4294                 inquota = ar->len;
4295                 if (ar->len == 0) {
4296                         *errp = -EDQUOT;
4297                         goto out;
4298                 }
4299         }
4300
4301         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4302         if (!ac) {
4303                 ar->len = 0;
4304                 *errp = -ENOMEM;
4305                 goto out;
4306         }
4307
4308         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4309         if (*errp) {
4310                 ar->len = 0;
4311                 goto out;
4312         }
4313
4314         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4315         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4316                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4317                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4318 repeat:
4319                 /* allocate space in core */
4320                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4321                 if (*errp) {
4322                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4323                         goto errout;
4324                 }
4325
4326                 /* as we've just preallocated more space than
4327                  * user requested orinally, we store allocated
4328                  * space in a special descriptor */
4329                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4330                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4331                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4332         }
4333         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4334                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4335                 if (*errp == -EAGAIN) {
4336                         /*
4337                          * drop the reference that we took
4338                          * in ext4_mb_use_best_found
4339                          */
4340                         ext4_mb_release_context(ac);
4341                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4342                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4343                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4344                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4345                         goto repeat;
4346                 } else if (*errp) {
4347                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4348                         goto errout;
4349                 } else {
4350                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4351                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4352                 }
4353         } else {
4354                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4355                 if (freed)
4356                         goto repeat;
4357                 *errp = -ENOSPC;
4358         }
4359
4360 errout:
4361         if (*errp) {
4362                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4363                 ar->len = 0;
4364                 ext4_mb_show_ac(ac);
4365         }
4366         ext4_mb_release_context(ac);
4367 out:
4368         if (ac)
4369                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4370         if (inquota && ar->len < inquota)
4371                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4372         if (!ar->len) {
4373                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4374                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4375                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4376                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4377                                                 reserv_clstrs);
4378         }
4379
4380         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4381
4382         return block;
4383 }
4384
4385 /*
4386  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4387  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4388  * AND the blocks are associated with the same group.
4389  */
4390 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4391                         struct ext4_free_data *entry2)
4392 {
4393         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4394             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4395             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4396                 return 1;
4397         return 0;
4398 }
4399
4400 static noinline_for_stack int
4401 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4402                       struct ext4_free_data *new_entry)
4403 {
4404         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4405         ext4_grpblk_t cluster;
4406         struct ext4_free_data *entry;
4407         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4408         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4409         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4410         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4411         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4412
4413         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4414         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4415         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4416
4417         new_node = &new_entry->efd_node;
4418         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4419
4420         if (!*n) {
4421                 /* first free block exent. We need to
4422                    protect buddy cache from being freed,
4423                  * otherwise we'll refresh it from
4424                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4425                  * blocks */
4426                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4427                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4428         }
4429         while (*n) {
4430                 parent = *n;
4431                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4432                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4433                         n = &(*n)->rb_left;
4434                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4435                         n = &(*n)->rb_right;
4436                 else {
4437                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4438                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4439                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4440                                 "Block already on to-be-freed list");
4441                         return 0;
4442                 }
4443         }
4444
4445         rb_link_node(new_node, parent, n);
4446         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4447
4448         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4449         node = rb_prev(new_node);
4450         if (node) {
4451                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4452                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4453                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4454                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4455                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4456                         ext4_journal_callback_del(handle, &entry->efd_jce);
4457                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4458                 }
4459         }
4460
4461         node = rb_next(new_node);
4462         if (node) {
4463                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4464                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4465                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4466                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4467                         ext4_journal_callback_del(handle, &entry->efd_jce);
4468                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4469                 }
4470         }
4471         /* Add the extent to transaction's private list */
4472         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4473                                   &new_entry->efd_jce);
4474         return 0;
4475 }
4476
4477 /**
4478  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4479  * @handle:             handle for this transaction
4480  * @inode:              inode
4481  * @block:              start physical block to free
4482  * @count:              number of blocks to count
4483  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4484  */
4485 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4486                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4487                       unsigned long count, int flags)
4488 {
4489         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4490         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4491         struct ext4_group_desc *gdp;
4492         unsigned long freed = 0;
4493         unsigned int overflow;
4494         ext4_grpblk_t bit;
4495         struct buffer_head *gd_bh;
4496         ext4_group_t block_group;
4497         struct ext4_sb_info *sbi;
4498         struct ext4_buddy e4b;
4499         unsigned int count_clusters;
4500         int err = 0;
4501         int ret;
4502
4503         if (bh) {
4504                 if (block)
4505                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4506                 else
4507                         block = bh->b_blocknr;
4508         }
4509
4510         sbi = EXT4_SB(sb);
4511         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4512             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4513                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4514                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4515                 goto error_return;
4516         }
4517
4518         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4519         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4520
4521         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4522                 struct buffer_head *tbh = bh;
4523                 int i;
4524
4525                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4526
4527                 for (i = 0; i < count; i++) {
4528                         if (!bh)
4529                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4530                                                         block + i);
4531                         if (unlikely(!tbh))
4532                                 continue;
4533                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4534                                     inode, tbh, block + i);
4535                 }
4536         }
4537
4538         /*
4539          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4540          * after the transaction is committed, which we can do by
4541          * treating the block as metadata, below.  We make an
4542          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4543          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4544          */
4545         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4546                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4547
4548         /*
4549          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4550          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4551          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4552          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4553          * requested to avoid doing so.
4554          */
4555         overflow = block & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4556         if (overflow) {
4557                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4558                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4559                         block += overflow;
4560                         if (count > overflow)
4561                                 count -= overflow;
4562                         else
4563                                 return;
4564                 } else {
4565                         block -= overflow;
4566                         count += overflow;
4567                 }
4568         }
4569         overflow = count & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4570         if (overflow) {
4571                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4572                         if (count > overflow)
4573                                 count -= overflow;
4574                         else
4575                                 return;
4576                 } else
4577                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4578         }
4579
4580 do_more:
4581         overflow = 0;
4582         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4583
4584         /*
4585          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4586          * boundary.
4587          */
4588         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4589                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4590                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4591                 count -= overflow;
4592         }
4593         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4594         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4595         if (!bitmap_bh) {
4596                 err = -EIO;
4597                 goto error_return;
4598         }
4599         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4600         if (!gdp) {
4601                 err = -EIO;
4602                 goto error_return;
4603         }
4604
4605         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4606             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4607             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4608                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4609             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4610                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4611
4612                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4613                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4614                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4615                 goto error_return;
4616         }
4617
4618         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4619         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4620         if (err)
4621                 goto error_return;
4622
4623         /*
4624          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4625          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4626          * using it
4627          */
4628         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4629         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4630         if (err)
4631                 goto error_return;
4632 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4633         {
4634                 int i;
4635                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4636                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4637         }
4638 #endif
4639         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4640
4641         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4642         if (err)
4643                 goto error_return;
4644
4645         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4646                 struct ext4_free_data *new_entry;
4647                 /*
4648                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4649                  * be used until this transaction is committed
4650                  */
4651                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4652                 if (!new_entry) {
4653                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4654                         err = -ENOMEM;
4655                         goto error_return;
4656                 }
4657                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4658                 new_entry->efd_group = block_group;
4659                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4660                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4661
4662                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4663                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4664                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4665         } else {
4666                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4667                  * with group lock held. generate_buddy look at
4668                  * them with group lock_held
4669                  */
4670                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4671                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4672                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4673                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4674                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4675                                          " with %d", block_group, bit, count,
4676                                          err);
4677                 }
4678
4679
4680                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4681                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4682                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4683         }
4684
4685         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4686         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4687         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4688         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4689         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4690         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4691
4692         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4693                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4694                 atomic_add(count_clusters,
4695                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4696         }
4697
4698         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4699
4700         freed += count;
4701
4702         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4703                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4704
4705         /* We dirtied the bitmap block */
4706         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4707         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4708
4709         /* And the group descriptor block */
4710         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4711         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4712         if (!err)
4713                 err = ret;
4714
4715         if (overflow && !err) {
4716                 block += count;
4717                 count = overflow;
4718                 put_bh(bitmap_bh);
4719                 goto do_more;
4720         }
4721 error_return:
4722         brelse(bitmap_bh);
4723         ext4_std_error(sb, err);
4724         return;
4725 }
4726
4727 /**
4728  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4729  * @handle:                     handle to this transaction
4730  * @sb:                         super block
4731  * @block:                      start physical block to add to the block group
4732  * @count:                      number of blocks to free
4733  *
4734  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4735  */
4736 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4737                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4738 {
4739         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4740         struct buffer_head *gd_bh;
4741         ext4_group_t block_group;
4742         ext4_grpblk_t bit;
4743         unsigned int i;
4744         struct ext4_group_desc *desc;
4745         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4746         struct ext4_buddy e4b;
4747         int err = 0, ret, blk_free_count;
4748         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4749
4750         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4751
4752         if (count == 0)
4753                 return 0;
4754
4755         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4756         /*
4757          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4758          * boundary.
4759          */
4760         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4761                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4762                              block_group);
4763                 err = -EINVAL;
4764                 goto error_return;
4765         }
4766
4767         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4768         if (!bitmap_bh) {
4769                 err = -EIO;
4770                 goto error_return;
4771         }
4772
4773         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4774         if (!desc) {
4775                 err = -EIO;
4776                 goto error_return;
4777         }
4778
4779         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4780             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4781             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4782             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4783                      sbi->s_itb_per_group)) {
4784                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4785                            "Block = %llu, count = %lu",
4786                            block, count);
4787                 err = -EINVAL;
4788                 goto error_return;
4789         }
4790
4791         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4792         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4793         if (err)
4794                 goto error_return;
4795
4796         /*
4797          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4798          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4799          * using it
4800          */
4801         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4802         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4803         if (err)
4804                 goto error_return;
4805
4806         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4807                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4808                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4809                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4810                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4811                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4812                 } else {
4813                         blocks_freed++;
4814                 }
4815         }
4816
4817         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4818         if (err)
4819                 goto error_return;
4820
4821         /*
4822          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4823          * with group lock held. generate_buddy look at
4824          * them with group lock_held
4825          */
4826         ext4_lock_group(sb, block_group);
4827         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4828         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4829         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4830         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4831         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
4832         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
4833         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4834         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4835                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
4836
4837         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4838                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4839                 atomic_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
4840                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4841         }
4842
4843         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4844
4845         /* We dirtied the bitmap block */
4846         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4847         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4848
4849         /* And the group descriptor block */
4850         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4851         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4852         if (!err)
4853                 err = ret;
4854
4855 error_return:
4856         brelse(bitmap_bh);
4857         ext4_std_error(sb, err);
4858         return err;
4859 }
4860
4861 /**
4862  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4863  * @sb:         super block for the file system
4864  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
4865  * @count:      number of blocks to TRIM
4866  * @group:      alloc. group we are working with
4867  * @e4b:        ext4 buddy for the group
4868  *
4869  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
4870  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
4871  * be called with under the group lock.
4872  */
4873 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
4874                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
4875 {
4876         struct ext4_free_extent ex;
4877         int ret = 0;
4878
4879         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
4880
4881         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
4882
4883         ex.fe_start = start;
4884         ex.fe_group = group;
4885         ex.fe_len = count;
4886
4887         /*
4888          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
4889          * being trimmed.
4890          */
4891         mb_mark_used(e4b, &ex);
4892         ext4_unlock_group(sb, group);
4893         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
4894         ext4_lock_group(sb, group);
4895         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
4896         return ret;
4897 }
4898
4899 /**
4900  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
4901  * @sb:                 super block for file system
4902  * @group:              group to be trimmed
4903  * @start:              first group block to examine
4904  * @max:                last group block to examine
4905  * @minblocks:          minimum extent block count
4906  *
4907  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
4908  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
4909  * the extent.
4910  *
4911  *
4912  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
4913  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
4914  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
4915  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
4916  */
4917 static ext4_grpblk_t
4918 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
4919                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
4920                    ext4_grpblk_t minblocks)
4921 {
4922         void *bitmap;
4923         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
4924         struct ext4_buddy e4b;
4925         int ret = 0;
4926
4927         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
4928
4929         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4930         if (ret) {
4931                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
4932                                 "information for %u", group);
4933                 return ret;
4934         }
4935         bitmap = e4b.bd_bitmap;
4936
4937         ext4_lock_group(sb, group);
4938         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
4939             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
4940                 goto out;
4941
4942         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
4943                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
4944
4945         while (start <= max) {
4946                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
4947                 if (start > max)
4948                         break;
4949                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
4950
4951                 if ((next - start) >= minblocks) {
4952                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
4953                                                next - start, group, &e4b);
4954                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
4955                                 break;
4956                         ret = 0;
4957                         count += next - start;
4958                 }
4959                 free_count += next - start;
4960                 start = next + 1;
4961
4962                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4963                         count = -ERESTARTSYS;
4964                         break;
4965                 }
4966
4967                 if (need_resched()) {
4968                         ext4_unlock_group(sb, group);
4969                         cond_resched();
4970                         ext4_lock_group(sb, group);
4971                 }
4972
4973                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
4974                         break;
4975         }
4976
4977         if (!ret) {
4978                 ret = count;
4979                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
4980         }
4981 out:
4982         ext4_unlock_group(sb, group);
4983         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4984
4985         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
4986                 count, group);
4987
4988         return ret;
4989 }
4990
4991 /**
4992  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
4993  * @sb:                 superblock for filesystem
4994  * @range:              fstrim_range structure
4995  *
4996  * start:       First Byte to trim
4997  * len:         number of Bytes to trim from start
4998  * minlen:      minimum extent length in Bytes
4999  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5000  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5001  * is invoked to trim all free space.
5002  */
5003 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5004 {
5005         struct ext4_group_info *grp;
5006         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5007         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5008         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5009         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5010                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5011         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5012         int ret = 0;
5013
5014         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5015         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5016         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5017                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5018
5019         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5020             start >= max_blks ||
5021             range->len < sb->s_blocksize)
5022                 return -EINVAL;
5023         if (end >= max_blks)
5024                 end = max_blks - 1;
5025         if (end <= first_data_blk)
5026                 goto out;
5027         if (start < first_data_blk)
5028                 start = first_data_blk;
5029
5030         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5031         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5032                                      &first_group, &first_cluster);
5033         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5034                                      &last_group, &last_cluster);
5035
5036         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5037         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5038
5039         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5040                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5041                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5042                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5043                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5044                         if (ret)
5045                                 break;
5046                 }
5047
5048                 /*
5049                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5050                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5051                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5052                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5053                  */
5054                 if (group == last_group)
5055                         end = last_cluster;
5056
5057                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5058                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5059                                                 end, minlen);
5060                         if (cnt < 0) {
5061                                 ret = cnt;
5062                                 break;
5063                         }
5064                         trimmed += cnt;
5065                 }
5066
5067                 /*
5068                  * For every group except the first one, we are sure
5069                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5070                  */
5071                 first_cluster = 0;
5072         }
5073
5074         if (!ret)
5075                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5076
5077 out:
5078         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5079         return ret;
5080 }