Merge remote-tracking branch 'asoc/topic/dapm' into asoc-next
[sfrench/cifs-2.6.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 License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
17  */
18
19
20 /*
21  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
22  */
23
24 #include "ext4_jbd2.h"
25 #include "mballoc.h"
26 #include <linux/log2.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <linux/backing-dev.h>
30 #include <trace/events/ext4.h>
31
32 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
33 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
34
35 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
36 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
37 #endif
38
39 /*
40  * MUSTDO:
41  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
42  *   - search for metadata in few groups
43  *
44  * TODO v4:
45  *   - normalization should take into account whether file is still open
46  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
47  *   - don't normalize tails
48  *   - quota
49  *   - reservation for superuser
50  *
51  * TODO v3:
52  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
53  *   - track min/max extents in each group for better group selection
54  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
55  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
56  *   - error handling
57  */
58
59 /*
60  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
61  * near to the goal(block) value specified.
62  *
63  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
64  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
65  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
66  * would have after allocation, or the current file size, which ever
67  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
68  * select to use the group preallocation. The default value of
69  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
70  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
71  * terms of number of blocks.
72  *
73  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
74  * ensure that we have small files closer together on the disk.
75  *
76  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
77  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
78  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
79  * represented as:
80  *
81  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
82  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
83  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
84  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
85  *
86  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
87  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
88  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
89  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
90  *
91  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
92  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
93  * pa_free.
94  *
95  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
96  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
97  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
98  *
99  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
100  *
101  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
102  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
103  *
104  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
105  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
106  *
107  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
108  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
109  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
110  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
111  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
112  * we can access them through the page cache. The information regarding
113  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
114  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
115  * inode as:
116  *
117  *  {                        page                        }
118  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
119  *
120  *
121  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
122  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_SIZE /
123  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
124  * which is blocks_per_page/2
125  *
126  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
127  * away when the filesystem is unmounted.
128  *
129  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
130  * to locate that many free blocks we return with additional information
131  * regarding rest of the contiguous physical block available
132  *
133  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
134  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
135  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
136  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
137  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
138  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
139  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
140  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
141  * 512 blocks. This can be tuned via
142  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
143  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
144  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
145  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
146  * greater than the default mb_group_prealloc.
147  *
148  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
149  *
150  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
151  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
152  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
153  *
154  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
155  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
156  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
157  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
158  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
159  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
160  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
161  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
162  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
163  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
164  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
165  * the group specified as the goal value in allocation context via
166  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
167  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
168  * checked.
169  *
170  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
171  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
172  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
173  * subsequent request.
174  */
175
176 /*
177  * mballoc operates on the following data:
178  *  - on-disk bitmap
179  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
180  *  - preallocation descriptors (PAs)
181  *
182  * there are two types of preallocations:
183  *  - inode
184  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
185  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
186  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
187  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
188  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
189  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
190  *    also means that freeing any block within descriptor's range
191  *    must discard all preallocated blocks.
192  *  - locality group
193  *    assigned to specific locality group which does not translate to
194  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
195  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
196  *    it's consumed from the beginning to the end.
197  *
198  * relation between them can be expressed as:
199  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
200  *
201  * this mean blocks mballoc considers used are:
202  *  - allocated blocks (persistent)
203  *  - preallocated blocks (non-persistent)
204  *
205  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
206  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
207  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
208  *
209  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
210  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
211  *
212  * all operations can be expressed as:
213  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
214  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
215  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
216  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
217  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
218  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
219  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
220  *        is used in real operation because we can't know actual used
221  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
222  *
223  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
224  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
225  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
226  * the following knowledge:
227  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
228  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
229  *     nobody can re-allocate that block
230  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
231  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
232  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
233  *     block
234  *
235  * so, now we're building a concurrency table:
236  *  - init buddy vs.
237  *    - new PA
238  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
239  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
240  *    - use inode PA
241  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
242  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
243  *    - discard inode PA
244  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
245  *    - use locality group PA
246  *      again PA-=N must be serialized with init
247  *    - discard locality group PA
248  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
249  *  - new PA vs.
250  *    - use inode PA
251  *      i_data_sem serializes them
252  *    - discard inode PA
253  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
254  *    - use locality group PA
255  *      some mutex should serialize them
256  *    - discard locality group PA
257  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
258  *  - use inode PA
259  *    - use inode PA
260  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
261  *    - discard inode PA
262  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
263  *    - use locality group PA
264  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
265  *    - discard locality group PA
266  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
267  *
268  * now we're ready to make few consequences:
269  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
270  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
271  *  - PA changes only after on-disk bitmap
272  *  - discard must not compete with init. either init is done before
273  *    any discard or they're serialized somehow
274  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
275  *
276  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
277  * in this case, but we should care about concurrent init
278  *
279  */
280
281  /*
282  * Logic in few words:
283  *
284  *  - allocation:
285  *    load group
286  *    find blocks
287  *    mark bits in on-disk bitmap
288  *    release group
289  *
290  *  - use preallocation:
291  *    find proper PA (per-inode or group)
292  *    load group
293  *    mark bits in on-disk bitmap
294  *    release group
295  *    release PA
296  *
297  *  - free:
298  *    load group
299  *    mark bits in on-disk bitmap
300  *    release group
301  *
302  *  - discard preallocations in group:
303  *    mark PAs deleted
304  *    move them onto local list
305  *    load on-disk bitmap
306  *    load group
307  *    remove PA from object (inode or locality group)
308  *    mark free blocks in-core
309  *
310  *  - discard inode's preallocations:
311  */
312
313 /*
314  * Locking rules
315  *
316  * Locks:
317  *  - bitlock on a group        (group)
318  *  - object (inode/locality)   (object)
319  *  - per-pa lock               (pa)
320  *
321  * Paths:
322  *  - new pa
323  *    object
324  *    group
325  *
326  *  - find and use pa:
327  *    pa
328  *
329  *  - release consumed pa:
330  *    pa
331  *    group
332  *    object
333  *
334  *  - generate in-core bitmap:
335  *    group
336  *        pa
337  *
338  *  - discard all for given object (inode, locality group):
339  *    object
340  *        pa
341  *    group
342  *
343  *  - discard all for given group:
344  *    group
345  *        pa
346  *    group
347  *        object
348  *
349  */
350 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
351 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
352 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
353
354 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
355  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
356  * each unique s_blocksize_bits */
357 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
358 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
359
360 static const char * const ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
361         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
362         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
363         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
364 };
365
366 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
367                                         ext4_group_t group);
368 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
369                                                 ext4_group_t group);
370 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
371                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
372
373 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
374 {
375 #if BITS_PER_LONG == 64
376         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
377         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
378 #elif BITS_PER_LONG == 32
379         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
380         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
381 #else
382 #error "how many bits you are?!"
383 #endif
384         return addr;
385 }
386
387 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
388 {
389         /*
390          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
391          * needs unsigned long aligned address
392          */
393         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
394         return ext4_test_bit(bit, addr);
395 }
396
397 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
398 {
399         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
400         ext4_set_bit(bit, addr);
401 }
402
403 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
404 {
405         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
406         ext4_clear_bit(bit, addr);
407 }
408
409 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
410 {
411         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
412         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
413 }
414
415 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
416 {
417         int fix = 0, ret, tmpmax;
418         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
419         tmpmax = max + fix;
420         start += fix;
421
422         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
423         if (ret > max)
424                 return max;
425         return ret;
426 }
427
428 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
429 {
430         int fix = 0, ret, tmpmax;
431         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
432         tmpmax = max + fix;
433         start += fix;
434
435         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
436         if (ret > max)
437                 return max;
438         return ret;
439 }
440
441 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
442 {
443         char *bb;
444
445         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
446         BUG_ON(max == NULL);
447
448         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
449                 *max = 0;
450                 return NULL;
451         }
452
453         /* at order 0 we see each particular block */
454         if (order == 0) {
455                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
456                 return e4b->bd_bitmap;
457         }
458
459         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
460         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
461
462         return bb;
463 }
464
465 #ifdef DOUBLE_CHECK
466 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
467                            int first, int count)
468 {
469         int i;
470         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
471
472         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
473                 return;
474         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
475         for (i = 0; i < count; i++) {
476                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
477                         ext4_fsblk_t blocknr;
478
479                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
480                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
481                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
482                                               inode ? inode->i_ino : 0,
483                                               blocknr,
484                                               "freeing block already freed "
485                                               "(bit %u)",
486                                               first + i);
487                 }
488                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
489         }
490 }
491
492 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
493 {
494         int i;
495
496         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
497                 return;
498         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
499         for (i = 0; i < count; i++) {
500                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
501                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
502         }
503 }
504
505 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
506 {
507         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
508                 unsigned char *b1, *b2;
509                 int i;
510                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
511                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
512                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
513                         if (b1[i] != b2[i]) {
514                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
515                                          "corruption in group %u "
516                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
517                                          "on disk/prealloc",
518                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
519                                 BUG();
520                         }
521                 }
522         }
523 }
524
525 #else
526 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
527                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
528 {
529         return;
530 }
531 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
532                                                 int first, int count)
533 {
534         return;
535 }
536 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
537 {
538         return;
539 }
540 #endif
541
542 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
543
544 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
545 do {                                                                    \
546         if (!(assert)) {                                                \
547                 printk(KERN_EMERG                                       \
548                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
549                         function, file, line, # assert);                \
550                 BUG();                                                  \
551         }                                                               \
552 } while (0)
553
554 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
555                                 const char *function, int line)
556 {
557         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
558         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
559         int max;
560         int max2;
561         int i;
562         int j;
563         int k;
564         int count;
565         struct ext4_group_info *grp;
566         int fragments = 0;
567         int fstart;
568         struct list_head *cur;
569         void *buddy;
570         void *buddy2;
571
572         {
573                 static int mb_check_counter;
574                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
575                         return 0;
576         }
577
578         while (order > 1) {
579                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
580                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
581                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
582                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
583                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
584                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
585
586                 count = 0;
587                 for (i = 0; i < max; i++) {
588
589                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
590                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
591                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
592                                         MB_CHECK_ASSERT(
593                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
594                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
595                                         MB_CHECK_ASSERT(
596                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
597                                 }
598                                 continue;
599                         }
600
601                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
602                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
603                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
604
605                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
606                                 k = (i * (1 << order)) + j;
607                                 MB_CHECK_ASSERT(
608                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
609                         }
610                         count++;
611                 }
612                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
613                 order--;
614         }
615
616         fstart = -1;
617         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
618         for (i = 0; i < max; i++) {
619                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
620                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
621                         if (fstart == -1) {
622                                 fragments++;
623                                 fstart = i;
624                         }
625                         continue;
626                 }
627                 fstart = -1;
628                 /* check used bits only */
629                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
630                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
631                         k = i >> j;
632                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
633                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
634                 }
635         }
636         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
637         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
638
639         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
640         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
641                 ext4_group_t groupnr;
642                 struct ext4_prealloc_space *pa;
643                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
644                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
645                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
646                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
647                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
648         }
649         return 0;
650 }
651 #undef MB_CHECK_ASSERT
652 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
653                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
654 #else
655 #define mb_check_buddy(e4b)
656 #endif
657
658 /*
659  * Divide blocks started from @first with length @len into
660  * smaller chunks with power of 2 blocks.
661  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
662  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
663  */
664 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
665                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
666                                         struct ext4_group_info *grp)
667 {
668         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
669         ext4_grpblk_t min;
670         ext4_grpblk_t max;
671         ext4_grpblk_t chunk;
672         unsigned int border;
673
674         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
675
676         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
677
678         while (len > 0) {
679                 /* find how many blocks can be covered since this position */
680                 max = ffs(first | border) - 1;
681
682                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
683                 min = fls(len) - 1;
684
685                 if (max < min)
686                         min = max;
687                 chunk = 1 << min;
688
689                 /* mark multiblock chunks only */
690                 grp->bb_counters[min]++;
691                 if (min > 0)
692                         mb_clear_bit(first >> min,
693                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
694
695                 len -= chunk;
696                 first += chunk;
697         }
698 }
699
700 /*
701  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
702  * group.
703  */
704 static void
705 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
706 {
707         int i;
708         int bits;
709
710         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
711
712         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
713         for (i = bits; i >= 0; i--) {
714                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
715                         grp->bb_largest_free_order = i;
716                         break;
717                 }
718         }
719 }
720
721 static noinline_for_stack
722 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
723                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
724 {
725         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
726         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
727         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
728         ext4_grpblk_t i = 0;
729         ext4_grpblk_t first;
730         ext4_grpblk_t len;
731         unsigned free = 0;
732         unsigned fragments = 0;
733         unsigned long long period = get_cycles();
734
735         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
736          * of on-disk bitmap and preallocations */
737         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
738         grp->bb_first_free = i;
739         while (i < max) {
740                 fragments++;
741                 first = i;
742                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
743                 len = i - first;
744                 free += len;
745                 if (len > 1)
746                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
747                 else
748                         grp->bb_counters[0]++;
749                 if (i < max)
750                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
751         }
752         grp->bb_fragments = fragments;
753
754         if (free != grp->bb_free) {
755                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
756                                       "block bitmap and bg descriptor "
757                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
758                                       free, grp->bb_free);
759                 /*
760                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
761                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
762                  */
763                 grp->bb_free = free;
764                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp))
765                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
766                                            grp->bb_free);
767                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT, &grp->bb_state);
768         }
769         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
770
771         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
772
773         period = get_cycles() - period;
774         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
775         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
776         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
777         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
778 }
779
780 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
781 {
782         int count;
783         int order = 1;
784         void *buddy;
785
786         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
787                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
788         }
789         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
790         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
791                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
792                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
793
794         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
795                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
796 }
797
798 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
799  * for convenience. The information regarding each group
800  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
801  * block bitmap and buddy information. The information are
802  * stored in the inode as
803  *
804  * {                        page                        }
805  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
806  *
807  *
808  * one block each for bitmap and buddy information.
809  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
810  * contain blocks_per_page (PAGE_SIZE / blocksize)  blocks.
811  * So it can have information regarding groups_per_page which
812  * is blocks_per_page/2
813  *
814  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
815  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
816  */
817
818 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore, gfp_t gfp)
819 {
820         ext4_group_t ngroups;
821         int blocksize;
822         int blocks_per_page;
823         int groups_per_page;
824         int err = 0;
825         int i;
826         ext4_group_t first_group, group;
827         int first_block;
828         struct super_block *sb;
829         struct buffer_head *bhs;
830         struct buffer_head **bh = NULL;
831         struct inode *inode;
832         char *data;
833         char *bitmap;
834         struct ext4_group_info *grinfo;
835
836         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
837
838         inode = page->mapping->host;
839         sb = inode->i_sb;
840         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
841         blocksize = i_blocksize(inode);
842         blocks_per_page = PAGE_SIZE / blocksize;
843
844         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
845         if (groups_per_page == 0)
846                 groups_per_page = 1;
847
848         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
849         if (groups_per_page > 1) {
850                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
851                 bh = kzalloc(i, gfp);
852                 if (bh == NULL) {
853                         err = -ENOMEM;
854                         goto out;
855                 }
856         } else
857                 bh = &bhs;
858
859         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
860
861         /* read all groups the page covers into the cache */
862         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
863                 if (group >= ngroups)
864                         break;
865
866                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
867                 /*
868                  * If page is uptodate then we came here after online resize
869                  * which added some new uninitialized group info structs, so
870                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
871                  * which may be currently in use by an allocating task.
872                  */
873                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
874                         bh[i] = NULL;
875                         continue;
876                 }
877                 bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group);
878                 if (IS_ERR(bh[i])) {
879                         err = PTR_ERR(bh[i]);
880                         bh[i] = NULL;
881                         goto out;
882                 }
883                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
884         }
885
886         /* wait for I/O completion */
887         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
888                 int err2;
889
890                 if (!bh[i])
891                         continue;
892                 err2 = ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]);
893                 if (!err)
894                         err = err2;
895         }
896
897         first_block = page->index * blocks_per_page;
898         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
899                 group = (first_block + i) >> 1;
900                 if (group >= ngroups)
901                         break;
902
903                 if (!bh[group - first_group])
904                         /* skip initialized uptodate buddy */
905                         continue;
906
907                 if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
908                         /* Skip faulty bitmaps */
909                         continue;
910                 err = 0;
911
912                 /*
913                  * data carry information regarding this
914                  * particular group in the format specified
915                  * above
916                  *
917                  */
918                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
919                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
920
921                 /*
922                  * We place the buddy block and bitmap block
923                  * close together
924                  */
925                 if ((first_block + i) & 1) {
926                         /* this is block of buddy */
927                         BUG_ON(incore == NULL);
928                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
929                                 group, page->index, i * blocksize);
930                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
931                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
932                         grinfo->bb_fragments = 0;
933                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
934                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
935                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
936                         /*
937                          * incore got set to the group block bitmap below
938                          */
939                         ext4_lock_group(sb, group);
940                         /* init the buddy */
941                         memset(data, 0xff, blocksize);
942                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
943                         ext4_unlock_group(sb, group);
944                         incore = NULL;
945                 } else {
946                         /* this is block of bitmap */
947                         BUG_ON(incore != NULL);
948                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
949                                 group, page->index, i * blocksize);
950                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
951
952                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
953                         ext4_lock_group(sb, group);
954                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
955
956                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
957                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
958                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
959                         ext4_unlock_group(sb, group);
960
961                         /* set incore so that the buddy information can be
962                          * generated using this
963                          */
964                         incore = data;
965                 }
966         }
967         SetPageUptodate(page);
968
969 out:
970         if (bh) {
971                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
972                         brelse(bh[i]);
973                 if (bh != &bhs)
974                         kfree(bh);
975         }
976         return err;
977 }
978
979 /*
980  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
981  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
982  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
983  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
984  */
985 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
986                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
987 {
988         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
989         int block, pnum, poff;
990         int blocks_per_page;
991         struct page *page;
992
993         e4b->bd_buddy_page = NULL;
994         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
995
996         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
997         /*
998          * the buddy cache inode stores the block bitmap
999          * and buddy information in consecutive blocks.
1000          * So for each group we need two blocks.
1001          */
1002         block = group * 2;
1003         pnum = block / blocks_per_page;
1004         poff = block % blocks_per_page;
1005         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1006         if (!page)
1007                 return -ENOMEM;
1008         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1009         e4b->bd_bitmap_page = page;
1010         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1011
1012         if (blocks_per_page >= 2) {
1013                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1014                 return 0;
1015         }
1016
1017         block++;
1018         pnum = block / blocks_per_page;
1019         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1020         if (!page)
1021                 return -ENOMEM;
1022         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1023         e4b->bd_buddy_page = page;
1024         return 0;
1025 }
1026
1027 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1028 {
1029         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1030                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1031                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1032         }
1033         if (e4b->bd_buddy_page) {
1034                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1035                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1036         }
1037 }
1038
1039 /*
1040  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1041  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1042  * calling this routine!
1043  */
1044 static noinline_for_stack
1045 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group, gfp_t gfp)
1046 {
1047
1048         struct ext4_group_info *this_grp;
1049         struct ext4_buddy e4b;
1050         struct page *page;
1051         int ret = 0;
1052
1053         might_sleep();
1054         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1055         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1056         /*
1057          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1058          * page which map to the group from which we are already
1059          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1060          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1061          * would have pinned buddy page to page cache.
1062          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1063          * page accessed.
1064          */
1065         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b, gfp);
1066         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1067                 /*
1068                  * somebody initialized the group
1069                  * return without doing anything
1070                  */
1071                 goto err;
1072         }
1073
1074         page = e4b.bd_bitmap_page;
1075         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1076         if (ret)
1077                 goto err;
1078         if (!PageUptodate(page)) {
1079                 ret = -EIO;
1080                 goto err;
1081         }
1082
1083         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1084                 /*
1085                  * If both the bitmap and buddy are in
1086                  * the same page we don't need to force
1087                  * init the buddy
1088                  */
1089                 ret = 0;
1090                 goto err;
1091         }
1092         /* init buddy cache */
1093         page = e4b.bd_buddy_page;
1094         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap, gfp);
1095         if (ret)
1096                 goto err;
1097         if (!PageUptodate(page)) {
1098                 ret = -EIO;
1099                 goto err;
1100         }
1101 err:
1102         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1103         return ret;
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1108  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1109  * calling this routine!
1110  */
1111 static noinline_for_stack int
1112 ext4_mb_load_buddy_gfp(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1113                        struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
1114 {
1115         int blocks_per_page;
1116         int block;
1117         int pnum;
1118         int poff;
1119         struct page *page;
1120         int ret;
1121         struct ext4_group_info *grp;
1122         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1123         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1124
1125         might_sleep();
1126         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1127
1128         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
1129         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1130
1131         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1132         e4b->bd_info = grp;
1133         e4b->bd_sb = sb;
1134         e4b->bd_group = group;
1135         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1136         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1137
1138         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1139                 /*
1140                  * we need full data about the group
1141                  * to make a good selection
1142                  */
1143                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group, gfp);
1144                 if (ret)
1145                         return ret;
1146         }
1147
1148         /*
1149          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1150          * and buddy information in consecutive blocks.
1151          * So for each group we need two blocks.
1152          */
1153         block = group * 2;
1154         pnum = block / blocks_per_page;
1155         poff = block % blocks_per_page;
1156
1157         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1158          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1159         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1160         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1161                 if (page)
1162                         /*
1163                          * drop the page reference and try
1164                          * to get the page with lock. If we
1165                          * are not uptodate that implies
1166                          * somebody just created the page but
1167                          * is yet to initialize the same. So
1168                          * wait for it to initialize.
1169                          */
1170                         put_page(page);
1171                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1172                 if (page) {
1173                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1174                         if (!PageUptodate(page)) {
1175                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1176                                 if (ret) {
1177                                         unlock_page(page);
1178                                         goto err;
1179                                 }
1180                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1181                                                (poff * sb->s_blocksize));
1182                         }
1183                         unlock_page(page);
1184                 }
1185         }
1186         if (page == NULL) {
1187                 ret = -ENOMEM;
1188                 goto err;
1189         }
1190         if (!PageUptodate(page)) {
1191                 ret = -EIO;
1192                 goto err;
1193         }
1194
1195         /* Pages marked accessed already */
1196         e4b->bd_bitmap_page = page;
1197         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1198
1199         block++;
1200         pnum = block / blocks_per_page;
1201         poff = block % blocks_per_page;
1202
1203         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1204         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1205                 if (page)
1206                         put_page(page);
1207                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1208                 if (page) {
1209                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1210                         if (!PageUptodate(page)) {
1211                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap,
1212                                                          gfp);
1213                                 if (ret) {
1214                                         unlock_page(page);
1215                                         goto err;
1216                                 }
1217                         }
1218                         unlock_page(page);
1219                 }
1220         }
1221         if (page == NULL) {
1222                 ret = -ENOMEM;
1223                 goto err;
1224         }
1225         if (!PageUptodate(page)) {
1226                 ret = -EIO;
1227                 goto err;
1228         }
1229
1230         /* Pages marked accessed already */
1231         e4b->bd_buddy_page = page;
1232         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1233
1234         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1235         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1236
1237         return 0;
1238
1239 err:
1240         if (page)
1241                 put_page(page);
1242         if (e4b->bd_bitmap_page)
1243                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1244         if (e4b->bd_buddy_page)
1245                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1246         e4b->bd_buddy = NULL;
1247         e4b->bd_bitmap = NULL;
1248         return ret;
1249 }
1250
1251 static int ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1252                               struct ext4_buddy *e4b)
1253 {
1254         return ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, e4b, GFP_NOFS);
1255 }
1256
1257 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1258 {
1259         if (e4b->bd_bitmap_page)
1260                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1261         if (e4b->bd_buddy_page)
1262                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1263 }
1264
1265
1266 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1267 {
1268         int order = 1;
1269         int bb_incr = 1 << (e4b->bd_blkbits - 1);
1270         void *bb;
1271
1272         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1273         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1274
1275         bb = e4b->bd_buddy;
1276         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1277                 block = block >> 1;
1278                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1279                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1280                         return order;
1281                 }
1282                 bb += bb_incr;
1283                 bb_incr >>= 1;
1284                 order++;
1285         }
1286         return 0;
1287 }
1288
1289 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1290 {
1291         __u32 *addr;
1292
1293         len = cur + len;
1294         while (cur < len) {
1295                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1296                         /* fast path: clear whole word at once */
1297                         addr = bm + (cur >> 3);
1298                         *addr = 0;
1299                         cur += 32;
1300                         continue;
1301                 }
1302                 mb_clear_bit(cur, bm);
1303                 cur++;
1304         }
1305 }
1306
1307 /* clear bits in given range
1308  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1309  */
1310 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1311 {
1312         __u32 *addr;
1313         int zero_bit = -1;
1314
1315         len = cur + len;
1316         while (cur < len) {
1317                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1318                         /* fast path: clear whole word at once */
1319                         addr = bm + (cur >> 3);
1320                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1321                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1322                         *addr = 0;
1323                         cur += 32;
1324                         continue;
1325                 }
1326                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1327                         zero_bit = cur;
1328                 cur++;
1329         }
1330
1331         return zero_bit;
1332 }
1333
1334 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1335 {
1336         __u32 *addr;
1337
1338         len = cur + len;
1339         while (cur < len) {
1340                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1341                         /* fast path: set whole word at once */
1342                         addr = bm + (cur >> 3);
1343                         *addr = 0xffffffff;
1344                         cur += 32;
1345                         continue;
1346                 }
1347                 mb_set_bit(cur, bm);
1348                 cur++;
1349         }
1350 }
1351
1352 /*
1353  * _________________________________________________________________ */
1354
1355 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1356 {
1357         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1358                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1359                 (*bit) -= side;
1360                 return 1;
1361         }
1362         else {
1363                 (*bit) += side;
1364                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1365                 return -1;
1366         }
1367 }
1368
1369 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1370 {
1371         int max;
1372         int order = 1;
1373         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1374
1375         while (buddy) {
1376                 void *buddy2;
1377
1378                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1379                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1380                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1381                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1382                  * align with upper layer and then go up.
1383                  * Releasing entire group is all about clearing
1384                  * single bit of highest order buddy.
1385                  */
1386
1387                 /* Example:
1388                  * ---------------------------------
1389                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1390                  * ---------------------------------
1391                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1392                  * ---------------------------------
1393                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1394                  *      \_____________________/
1395                  *
1396                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1397                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1398                  * decrease bb_counters and extend range to
1399                  * [0; 6]
1400                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1401                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1402                  * [0; 5].
1403                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1404                  */
1405
1406
1407                 if (first & 1)
1408                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1409                 if (!(last & 1))
1410                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1411                 if (first > last)
1412                         break;
1413                 order++;
1414
1415                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1416                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1417                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1418                         break;
1419                 }
1420                 first >>= 1;
1421                 last >>= 1;
1422                 buddy = buddy2;
1423         }
1424 }
1425
1426 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1427                            int first, int count)
1428 {
1429         int left_is_free = 0;
1430         int right_is_free = 0;
1431         int block;
1432         int last = first + count - 1;
1433         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1434
1435         if (WARN_ON(count == 0))
1436                 return;
1437         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1438         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1439         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1440         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1441                 return;
1442
1443         mb_check_buddy(e4b);
1444         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1445
1446         e4b->bd_info->bb_free += count;
1447         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1448                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1449
1450         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1451          * clear range and then check right neighbour
1452          */
1453         if (first != 0)
1454                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1455         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1456         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1457                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1458
1459         if (unlikely(block != -1)) {
1460                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1461                 ext4_fsblk_t blocknr;
1462
1463                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1464                 blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1465                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1466                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1467                                       blocknr,
1468                                       "freeing already freed block "
1469                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1470                                       block);
1471                 if (!EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))
1472                         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter,
1473                                            e4b->bd_info->bb_free);
1474                 /* Mark the block group as corrupt. */
1475                 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT_BIT,
1476                         &e4b->bd_info->bb_state);
1477                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1478                 goto done;
1479         }
1480
1481         /* let's maintain fragments counter */
1482         if (left_is_free && right_is_free)
1483                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1484         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1485                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1486
1487         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1488          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1489          * zero order checks.
1490          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1491          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1492          */
1493         if (first & 1) {
1494                 first += !left_is_free;
1495                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1496         }
1497         if (!(last & 1)) {
1498                 last -= !right_is_free;
1499                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1500         }
1501
1502         if (first <= last)
1503                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1504
1505 done:
1506         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1507         mb_check_buddy(e4b);
1508 }
1509
1510 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1511                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1512 {
1513         int next = block;
1514         int max, order;
1515         void *buddy;
1516
1517         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1518         BUG_ON(ex == NULL);
1519
1520         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1521         BUG_ON(buddy == NULL);
1522         BUG_ON(block >= max);
1523         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1524                 ex->fe_len = 0;
1525                 ex->fe_start = 0;
1526                 ex->fe_group = 0;
1527                 return 0;
1528         }
1529
1530         /* find actual order */
1531         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1532         block = block >> order;
1533
1534         ex->fe_len = 1 << order;
1535         ex->fe_start = block << order;
1536         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1537
1538         /* calc difference from given start */
1539         next = next - ex->fe_start;
1540         ex->fe_len -= next;
1541         ex->fe_start += next;
1542
1543         while (needed > ex->fe_len &&
1544                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1545
1546                 if (block + 1 >= max)
1547                         break;
1548
1549                 next = (block + 1) * (1 << order);
1550                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1551                         break;
1552
1553                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1554
1555                 block = next >> order;
1556                 ex->fe_len += 1 << order;
1557         }
1558
1559         if (ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3))) {
1560                 /* Should never happen! (but apparently sometimes does?!?) */
1561                 WARN_ON(1);
1562                 ext4_error(e4b->bd_sb, "corruption or bug in mb_find_extent "
1563                            "block=%d, order=%d needed=%d ex=%u/%d/%d@%u",
1564                            block, order, needed, ex->fe_group, ex->fe_start,
1565                            ex->fe_len, ex->fe_logical);
1566                 ex->fe_len = 0;
1567                 ex->fe_start = 0;
1568                 ex->fe_group = 0;
1569         }
1570         return ex->fe_len;
1571 }
1572
1573 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1574 {
1575         int ord;
1576         int mlen = 0;
1577         int max = 0;
1578         int cur;
1579         int start = ex->fe_start;
1580         int len = ex->fe_len;
1581         unsigned ret = 0;
1582         int len0 = len;
1583         void *buddy;
1584
1585         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1586         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1587         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1588         mb_check_buddy(e4b);
1589         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1590
1591         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1592         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1593                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1594
1595         /* let's maintain fragments counter */
1596         if (start != 0)
1597                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1598         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1599                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1600         if (mlen && max)
1601                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1602         else if (!mlen && !max)
1603                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1604
1605         /* let's maintain buddy itself */
1606         while (len) {
1607                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1608
1609                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1610                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1611                         mlen = 1 << ord;
1612                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1613                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1614                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1615                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1616                         start += mlen;
1617                         len -= mlen;
1618                         BUG_ON(len < 0);
1619                         continue;
1620                 }
1621
1622                 /* store for history */
1623                 if (ret == 0)
1624                         ret = len | (ord << 16);
1625
1626                 /* we have to split large buddy */
1627                 BUG_ON(ord <= 0);
1628                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1629                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1630                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1631
1632                 ord--;
1633                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1634                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1635                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1636                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1637                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1638                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1639         }
1640         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1641
1642         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1643         mb_check_buddy(e4b);
1644
1645         return ret;
1646 }
1647
1648 /*
1649  * Must be called under group lock!
1650  */
1651 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1652                                         struct ext4_buddy *e4b)
1653 {
1654         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1655         int ret;
1656
1657         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1658         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1659
1660         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1661         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1662         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1663
1664         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1665          * allocated blocks for history */
1666         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1667
1668         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1669         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1670         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1671
1672         /*
1673          * take the page reference. We want the page to be pinned
1674          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1675          * group until we update the bitmap. That would mean we
1676          * double allocate blocks. The reference is dropped
1677          * in ext4_mb_release_context
1678          */
1679         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1680         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1681         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1682         get_page(ac->ac_buddy_page);
1683         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1684         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1685                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1686                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1687                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1688                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1689         }
1690 }
1691
1692 /*
1693  * regular allocator, for general purposes allocation
1694  */
1695
1696 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1697                                         struct ext4_buddy *e4b,
1698                                         int finish_group)
1699 {
1700         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1701         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1702         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1703         struct ext4_free_extent ex;
1704         int max;
1705
1706         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1707                 return;
1708         /*
1709          * We don't want to scan for a whole year
1710          */
1711         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1712                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1713                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1714                 return;
1715         }
1716
1717         /*
1718          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1719          */
1720         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1721                 return;
1722
1723         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1724                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1725                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1726                  * when it was found (within this lock-unlock
1727                  * period or not) */
1728                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1729                 if (max >= gex->fe_len) {
1730                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1731                         return;
1732                 }
1733         }
1734 }
1735
1736 /*
1737  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1738  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1739  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1740  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1741  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1742  * mballoc can't find good enough extent.
1743  *
1744  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1745  */
1746 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1747                                         struct ext4_free_extent *ex,
1748                                         struct ext4_buddy *e4b)
1749 {
1750         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1751         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1752
1753         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1754         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1755         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1756         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1757
1758         ac->ac_found++;
1759
1760         /*
1761          * The special case - take what you catch first
1762          */
1763         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1764                 *bex = *ex;
1765                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1766                 return;
1767         }
1768
1769         /*
1770          * Let's check whether the chuck is good enough
1771          */
1772         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1773                 *bex = *ex;
1774                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1775                 return;
1776         }
1777
1778         /*
1779          * If this is first found extent, just store it in the context
1780          */
1781         if (bex->fe_len == 0) {
1782                 *bex = *ex;
1783                 return;
1784         }
1785
1786         /*
1787          * If new found extent is better, store it in the context
1788          */
1789         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1790                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1791                  * larger than previous best one is better */
1792                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1793                         *bex = *ex;
1794         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1795                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1796                  * an extent that still satisfy the request, but is
1797                  * smaller than previous one */
1798                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1799                         *bex = *ex;
1800         }
1801
1802         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1803 }
1804
1805 static noinline_for_stack
1806 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1807                                         struct ext4_buddy *e4b)
1808 {
1809         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1810         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1811         int max;
1812         int err;
1813
1814         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1815         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1816         if (err)
1817                 return err;
1818
1819         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1820         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1821
1822         if (max > 0) {
1823                 ac->ac_b_ex = ex;
1824                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1825         }
1826
1827         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1828         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1829
1830         return 0;
1831 }
1832
1833 static noinline_for_stack
1834 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1835                                 struct ext4_buddy *e4b)
1836 {
1837         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1838         int max;
1839         int err;
1840         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1841         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1842         struct ext4_free_extent ex;
1843
1844         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1845                 return 0;
1846         if (grp->bb_free == 0)
1847                 return 0;
1848
1849         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1850         if (err)
1851                 return err;
1852
1853         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1854                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1855                 return 0;
1856         }
1857
1858         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1859         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1860                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1861         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1862
1863         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1864                 ext4_fsblk_t start;
1865
1866                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1867                         ex.fe_start;
1868                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1869                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1870                         ac->ac_found++;
1871                         ac->ac_b_ex = ex;
1872                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1873                 }
1874         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1875                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1876                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1877                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1878                 ac->ac_found++;
1879                 ac->ac_b_ex = ex;
1880                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1881         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1882                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1883                  * number of blocks to an existing extent */
1884                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1885                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1886                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1887                 ac->ac_found++;
1888                 ac->ac_b_ex = ex;
1889                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1890         }
1891         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1892         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1893
1894         return 0;
1895 }
1896
1897 /*
1898  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1899  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1900  */
1901 static noinline_for_stack
1902 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1903                                         struct ext4_buddy *e4b)
1904 {
1905         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1906         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1907         void *buddy;
1908         int i;
1909         int k;
1910         int max;
1911
1912         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1913         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1914                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1915                         continue;
1916
1917                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1918                 BUG_ON(buddy == NULL);
1919
1920                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1921                 BUG_ON(k >= max);
1922
1923                 ac->ac_found++;
1924
1925                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1926                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1927                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1928
1929                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1930
1931                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1932
1933                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1934                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1935
1936                 break;
1937         }
1938 }
1939
1940 /*
1941  * The routine scans the group and measures all found extents.
1942  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1943  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1944  */
1945 static noinline_for_stack
1946 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1947                                         struct ext4_buddy *e4b)
1948 {
1949         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1950         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1951         struct ext4_free_extent ex;
1952         int i;
1953         int free;
1954
1955         free = e4b->bd_info->bb_free;
1956         BUG_ON(free <= 0);
1957
1958         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1959
1960         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1961                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1962                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1963                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1964                         /*
1965                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1966                          * free blocks even though group info says we
1967                          * we have free blocks
1968                          */
1969                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1970                                         "%d free clusters as per "
1971                                         "group info. But bitmap says 0",
1972                                         free);
1973                         break;
1974                 }
1975
1976                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1977                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1978                 if (free < ex.fe_len) {
1979                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1980                                         "%d free clusters as per "
1981                                         "group info. But got %d blocks",
1982                                         free, ex.fe_len);
1983                         /*
1984                          * The number of free blocks differs. This mostly
1985                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1986                          * without claiming the space.
1987                          */
1988                         break;
1989                 }
1990                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1991                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1992
1993                 i += ex.fe_len;
1994                 free -= ex.fe_len;
1995         }
1996
1997         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1998 }
1999
2000 /*
2001  * This is a special case for storages like raid5
2002  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
2003  */
2004 static noinline_for_stack
2005 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
2006                                  struct ext4_buddy *e4b)
2007 {
2008         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2009         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2010         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
2011         struct ext4_free_extent ex;
2012         ext4_fsblk_t first_group_block;
2013         ext4_fsblk_t a;
2014         ext4_grpblk_t i;
2015         int max;
2016
2017         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
2018
2019         /* find first stripe-aligned block in group */
2020         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2021
2022         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2023         do_div(a, sbi->s_stripe);
2024         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2025
2026         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2027                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2028                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2029                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2030                                 ac->ac_found++;
2031                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2032                                 ac->ac_b_ex = ex;
2033                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2034                                 break;
2035                         }
2036                 }
2037                 i += sbi->s_stripe;
2038         }
2039 }
2040
2041 /*
2042  * This is now called BEFORE we load the buddy bitmap.
2043  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2044  * for the allocation or not. In addition it can also return negative
2045  * error code when something goes wrong.
2046  */
2047 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2048                                 ext4_group_t group, int cr)
2049 {
2050         unsigned free, fragments;
2051         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2052         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2053
2054         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2055
2056         free = grp->bb_free;
2057         if (free == 0)
2058                 return 0;
2059         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2060                 return 0;
2061
2062         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2063                 return 0;
2064
2065         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2066         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2067                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group, GFP_NOFS);
2068                 if (ret)
2069                         return ret;
2070         }
2071
2072         fragments = grp->bb_fragments;
2073         if (fragments == 0)
2074                 return 0;
2075
2076         switch (cr) {
2077         case 0:
2078                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2079
2080                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2081                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2082                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2083                     ((group % flex_size) == 0))
2084                         return 0;
2085
2086                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2087                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2088                         return 1;
2089
2090                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2091                         return 0;
2092
2093                 return 1;
2094         case 1:
2095                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2096                         return 1;
2097                 break;
2098         case 2:
2099                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2100                         return 1;
2101                 break;
2102         case 3:
2103                 return 1;
2104         default:
2105                 BUG();
2106         }
2107
2108         return 0;
2109 }
2110
2111 static noinline_for_stack int
2112 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2113 {
2114         ext4_group_t ngroups, group, i;
2115         int cr;
2116         int err = 0, first_err = 0;
2117         struct ext4_sb_info *sbi;
2118         struct super_block *sb;
2119         struct ext4_buddy e4b;
2120
2121         sb = ac->ac_sb;
2122         sbi = EXT4_SB(sb);
2123         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2124         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2125         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2126                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2127
2128         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2129
2130         /* first, try the goal */
2131         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2132         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2133                 goto out;
2134
2135         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2136                 goto out;
2137
2138         /*
2139          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2140          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2141          * try exact allocation using buddy.
2142          */
2143         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2144         ac->ac_2order = 0;
2145         /*
2146          * We search using buddy data only if the order of the request
2147          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2148          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2149          * We also support searching for power-of-two requests only for
2150          * requests upto maximum buddy size we have constructed.
2151          */
2152         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs && i <= sb->s_blocksize_bits + 2) {
2153                 /*
2154                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2155                  */
2156                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2157                         ac->ac_2order = i - 1;
2158         }
2159
2160         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2161         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2162                 /* TBD: may be hot point */
2163                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2164                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2165                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2166                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2167         }
2168
2169         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2170         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2171         /*
2172          * cr == 0 try to get exact allocation,
2173          * cr == 3  try to get anything
2174          */
2175 repeat:
2176         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2177                 ac->ac_criteria = cr;
2178                 /*
2179                  * searching for the right group start
2180                  * from the goal value specified
2181                  */
2182                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2183
2184                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2185                         int ret = 0;
2186                         cond_resched();
2187                         /*
2188                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2189                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2190                          */
2191                         if (group >= ngroups)
2192                                 group = 0;
2193
2194                         /* This now checks without needing the buddy page */
2195                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2196                         if (ret <= 0) {
2197                                 if (!first_err)
2198                                         first_err = ret;
2199                                 continue;
2200                         }
2201
2202                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2203                         if (err)
2204                                 goto out;
2205
2206                         ext4_lock_group(sb, group);
2207
2208                         /*
2209                          * We need to check again after locking the
2210                          * block group
2211                          */
2212                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2213                         if (ret <= 0) {
2214                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2215                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2216                                 if (!first_err)
2217                                         first_err = ret;
2218                                 continue;
2219                         }
2220
2221                         ac->ac_groups_scanned++;
2222                         if (cr == 0)
2223                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2224                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2225                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2226                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2227                         else
2228                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2229
2230                         ext4_unlock_group(sb, group);
2231                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2232
2233                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2234                                 break;
2235                 }
2236         }
2237
2238         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2239             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2240                 /*
2241                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2242                  * the best chunk we've found so far
2243                  */
2244
2245                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2246                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2247                         /*
2248                          * Someone more lucky has already allocated it.
2249                          * The only thing we can do is just take first
2250                          * found block(s)
2251                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2252                          */
2253                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2254                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2255                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2256                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2257                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2258                         cr = 3;
2259                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2260                         goto repeat;
2261                 }
2262         }
2263 out:
2264         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2265                 err = first_err;
2266         return err;
2267 }
2268
2269 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2270 {
2271         struct super_block *sb = seq->private;
2272         ext4_group_t group;
2273
2274         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2275                 return NULL;
2276         group = *pos + 1;
2277         return (void *) ((unsigned long) group);
2278 }
2279
2280 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2281 {
2282         struct super_block *sb = seq->private;
2283         ext4_group_t group;
2284
2285         ++*pos;
2286         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2287                 return NULL;
2288         group = *pos + 1;
2289         return (void *) ((unsigned long) group);
2290 }
2291
2292 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2293 {
2294         struct super_block *sb = seq->private;
2295         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2296         int i;
2297         int err, buddy_loaded = 0;
2298         struct ext4_buddy e4b;
2299         struct ext4_group_info *grinfo;
2300         struct sg {
2301                 struct ext4_group_info info;
2302                 ext4_grpblk_t counters[EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE + 2];
2303         } sg;
2304
2305         group--;
2306         if (group == 0)
2307                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2308                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2309                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]\n");
2310
2311         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2312                 sizeof(struct ext4_group_info);
2313         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2314         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2315         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2316                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2317                 if (err) {
2318                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2319                         return 0;
2320                 }
2321                 buddy_loaded = 1;
2322         }
2323
2324         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2325
2326         if (buddy_loaded)
2327                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2328
2329         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2330                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2331         for (i = 0; i <= 13; i++)
2332                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2333                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2334         seq_printf(seq, " ]\n");
2335
2336         return 0;
2337 }
2338
2339 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2340 {
2341 }
2342
2343 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2344         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2345         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2346         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2347         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2348 };
2349
2350 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2351 {
2352         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
2353         int rc;
2354
2355         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2356         if (rc == 0) {
2357                 struct seq_file *m = file->private_data;
2358                 m->private = sb;
2359         }
2360         return rc;
2361
2362 }
2363
2364 const struct file_operations ext4_seq_mb_groups_fops = {
2365         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2366         .read           = seq_read,
2367         .llseek         = seq_lseek,
2368         .release        = seq_release,
2369 };
2370
2371 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2372 {
2373         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2374         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2375
2376         BUG_ON(!cachep);
2377         return cachep;
2378 }
2379
2380 /*
2381  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2382  * of groups
2383  */
2384 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2385 {
2386         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2387         unsigned size;
2388         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2389
2390         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2391                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2392         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2393                 return 0;
2394
2395         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2396         new_groupinfo = kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2397         if (!new_groupinfo) {
2398                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2399                 return -ENOMEM;
2400         }
2401         if (sbi->s_group_info) {
2402                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2403                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2404                 kvfree(sbi->s_group_info);
2405         }
2406         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2407         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2408         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2409                    sbi->s_group_info_size);
2410         return 0;
2411 }
2412
2413 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2414 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2415                           struct ext4_group_desc *desc)
2416 {
2417         int i;
2418         int metalen = 0;
2419         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2420         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2421         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2422
2423         /*
2424          * First check if this group is the first of a reserved block.
2425          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2426          * to ext4_group_info structures
2427          */
2428         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2429                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2430                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2431                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2432                 if (meta_group_info == NULL) {
2433                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2434                                  "for a buddy group");
2435                         goto exit_meta_group_info;
2436                 }
2437                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2438                         meta_group_info;
2439         }
2440
2441         meta_group_info =
2442                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2443         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2444
2445         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2446         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2447                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2448                 goto exit_group_info;
2449         }
2450         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2451                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2452
2453         /*
2454          * initialize bb_free to be able to skip
2455          * empty groups without initialization
2456          */
2457         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2458                 meta_group_info[i]->bb_free =
2459                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2460         } else {
2461                 meta_group_info[i]->bb_free =
2462                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2463         }
2464
2465         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2466         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2467         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2468         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2469
2470 #ifdef DOUBLE_CHECK
2471         {
2472                 struct buffer_head *bh;
2473                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2474                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2475                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2476                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2477                 BUG_ON(IS_ERR_OR_NULL(bh));
2478                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2479                         sb->s_blocksize);
2480                 put_bh(bh);
2481         }
2482 #endif
2483
2484         return 0;
2485
2486 exit_group_info:
2487         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2488         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2489                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2490                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2491         }
2492 exit_meta_group_info:
2493         return -ENOMEM;
2494 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2495
2496 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2497 {
2498         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2499         ext4_group_t i;
2500         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2501         int err;
2502         struct ext4_group_desc *desc;
2503         struct kmem_cache *cachep;
2504
2505         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2506         if (err)
2507                 return err;
2508
2509         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2510         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2511                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2512                 goto err_freesgi;
2513         }
2514         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2515          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2516          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2517          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2518         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2519         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2520         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2521                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2522                 if (desc == NULL) {
2523                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2524                         goto err_freebuddy;
2525                 }
2526                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2527                         goto err_freebuddy;
2528         }
2529
2530         return 0;
2531
2532 err_freebuddy:
2533         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2534         while (i-- > 0)
2535                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2536         i = sbi->s_group_info_size;
2537         while (i-- > 0)
2538                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2539         iput(sbi->s_buddy_cache);
2540 err_freesgi:
2541         kvfree(sbi->s_group_info);
2542         return -ENOMEM;
2543 }
2544
2545 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2546 {
2547         int i;
2548
2549         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2550                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2551                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2552                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2553         }
2554 }
2555
2556 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2557 {
2558         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2559         int slab_size;
2560         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2561         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2562         struct kmem_cache *cachep;
2563
2564         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2565                 return -EINVAL;
2566
2567         if (unlikely(cache_index < 0))
2568                 cache_index = 0;
2569
2570         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2571         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2572                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2573                 return 0;       /* Already created */
2574         }
2575
2576         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2577                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2578
2579         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2580                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2581                                         NULL);
2582
2583         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2584
2585         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2586         if (!cachep) {
2587                 printk(KERN_EMERG
2588                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2589                 return -ENOMEM;
2590         }
2591
2592         return 0;
2593 }
2594
2595 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2596 {
2597         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2598         unsigned i, j;
2599         unsigned offset, offset_incr;
2600         unsigned max;
2601         int ret;
2602
2603         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2604
2605         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2606         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2607                 ret = -ENOMEM;
2608                 goto out;
2609         }
2610
2611         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2612         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2613         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2614                 ret = -ENOMEM;
2615                 goto out;
2616         }
2617
2618         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2619         if (ret < 0)
2620                 goto out;
2621
2622         /* order 0 is regular bitmap */
2623         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2624         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2625
2626         i = 1;
2627         offset = 0;
2628         offset_incr = 1 << (sb->s_blocksize_bits - 1);
2629         max = sb->s_blocksize << 2;
2630         do {
2631                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2632                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2633                 offset += offset_incr;
2634                 offset_incr = offset_incr >> 1;
2635                 max = max >> 1;
2636                 i++;
2637         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2638
2639         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2640         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2641         sbi->s_mb_free_pending = 0;
2642
2643         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2644         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2645         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2646         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2647         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2648         /*
2649          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2650          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2651          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2652          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2653          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2654          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2655          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2656          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2657          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2658          * which seems reasonable as a default.
2659          */
2660         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2661                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2662         /*
2663          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2664          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2665          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2666          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2667          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2668          * the stripes.
2669          */
2670         if (sbi->s_stripe > 1) {
2671                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2672                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2673         }
2674
2675         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2676         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2677                 ret = -ENOMEM;
2678                 goto out;
2679         }
2680         for_each_possible_cpu(i) {
2681                 struct ext4_locality_group *lg;
2682                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2683                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2684                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2685                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2686                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2687         }
2688
2689         /* init file for buddy data */
2690         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2691         if (ret != 0)
2692                 goto out_free_locality_groups;
2693
2694         return 0;
2695
2696 out_free_locality_groups:
2697         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2698         sbi->s_locality_groups = NULL;
2699 out:
2700         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2701         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2702         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2703         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2704         return ret;
2705 }
2706
2707 /* need to called with the ext4 group lock held */
2708 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2709 {
2710         struct ext4_prealloc_space *pa;
2711         struct list_head *cur, *tmp;
2712         int count = 0;
2713
2714         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2715                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2716                 list_del(&pa->pa_group_list);
2717                 count++;
2718                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2719         }
2720         if (count)
2721                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2722
2723 }
2724
2725 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2726 {
2727         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2728         ext4_group_t i;
2729         int num_meta_group_infos;
2730         struct ext4_group_info *grinfo;
2731         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2732         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2733
2734         if (sbi->s_group_info) {
2735                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2736                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2737 #ifdef DOUBLE_CHECK
2738                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2739 #endif
2740                         ext4_lock_group(sb, i);
2741                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2742                         ext4_unlock_group(sb, i);
2743                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2744                 }
2745                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2746                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2747                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2748                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2749                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2750                 kvfree(sbi->s_group_info);
2751         }
2752         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2753         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2754         iput(sbi->s_buddy_cache);
2755         if (sbi->s_mb_stats) {
2756                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2757                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2758                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2759                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2760                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2761                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2762                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2763                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2764                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2765                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2766                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2767                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2768                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2769                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2770                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2771                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2772                                 sbi->s_mb_generation_time);
2773                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2774                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2775                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2776                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2777         }
2778
2779         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2780
2781         return 0;
2782 }
2783
2784 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2785                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2786 {
2787         ext4_fsblk_t discard_block;
2788
2789         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2790                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2791         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2792         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2793                         (unsigned long long) discard_block, count);
2794         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2795 }
2796
2797 /*
2798  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2799  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2800  */
2801 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2802                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2803                                     int rc)
2804 {
2805         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2806         struct ext4_buddy e4b;
2807         struct ext4_group_info *db;
2808         int err, count = 0, count2 = 0;
2809
2810         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2811                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2812
2813         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2814                 err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2815                                          entry->efd_start_cluster,
2816                                          entry->efd_count);
2817                 if (err && err != -EOPNOTSUPP)
2818                         ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2819                                  " group:%d block:%d count:%d failed"
2820                                  " with %d", entry->efd_group,
2821                                  entry->efd_start_cluster,
2822                                  entry->efd_count, err);
2823         }
2824
2825         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2826         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2827         BUG_ON(err != 0);
2828
2829         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2830         EXT4_SB(sb)->s_mb_free_pending -= entry->efd_count;
2831         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2832
2833         db = e4b.bd_info;
2834         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2835         count += entry->efd_count;
2836         count2++;
2837         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2838         /* Take it out of per group rb tree */
2839         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2840         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2841
2842         /*
2843          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2844          * ext4_trim_fs can trim it.
2845          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2846          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2847          */
2848         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2849                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2850
2851         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2852                 /* No more items in the per group rb tree
2853                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2854                  */
2855                 put_page(e4b.bd_buddy_page);
2856                 put_page(e4b.bd_bitmap_page);
2857         }
2858         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2859         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2860         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2861
2862         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2863 }
2864
2865 int __init ext4_init_mballoc(void)
2866 {
2867         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2868                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2869         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2870                 return -ENOMEM;
2871
2872         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2873                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2874         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2875                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2876                 return -ENOMEM;
2877         }
2878
2879         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2880                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2881         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2882                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2883                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2884                 return -ENOMEM;
2885         }
2886         return 0;
2887 }
2888
2889 void ext4_exit_mballoc(void)
2890 {
2891         /*
2892          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2893          * before destroying the slab cache.
2894          */
2895         rcu_barrier();
2896         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2897         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2898         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2899         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2900 }
2901
2902
2903 /*
2904  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2905  * Returns 0 if success or error code
2906  */
2907 static noinline_for_stack int
2908 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2909                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2910 {
2911         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2912         struct ext4_group_desc *gdp;
2913         struct buffer_head *gdp_bh;
2914         struct ext4_sb_info *sbi;
2915         struct super_block *sb;
2916         ext4_fsblk_t block;
2917         int err, len;
2918
2919         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2920         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2921
2922         sb = ac->ac_sb;
2923         sbi = EXT4_SB(sb);
2924
2925         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2926         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
2927                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
2928                 bitmap_bh = NULL;
2929                 goto out_err;
2930         }
2931
2932         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2933         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2934         if (err)
2935                 goto out_err;
2936
2937         err = -EIO;
2938         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2939         if (!gdp)
2940                 goto out_err;
2941
2942         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2943                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2944
2945         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2946         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2947         if (err)
2948                 goto out_err;
2949
2950         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2951
2952         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2953         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2954                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2955                            "fs metadata", block, block+len);
2956                 /* File system mounted not to panic on error
2957                  * Fix the bitmap and return EFSCORRUPTED
2958                  * We leak some of the blocks here.
2959                  */
2960                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2961                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2962                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2963                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2964                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2965                 if (!err)
2966                         err = -EFSCORRUPTED;
2967                 goto out_err;
2968         }
2969
2970         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2971 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2972         {
2973                 int i;
2974                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2975                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2976                                                 bitmap_bh->b_data));
2977                 }
2978         }
2979 #endif
2980         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2981                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2982         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2983                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2984                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2985                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2986                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2987         }
2988         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2989         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2990         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
2991         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2992
2993         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2994         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2995         /*
2996          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2997          */
2998         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2999                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
3000                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
3001                                    reserv_clstrs);
3002
3003         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
3004                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
3005                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
3006                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
3007                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
3008         }
3009
3010         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
3011         if (err)
3012                 goto out_err;
3013         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
3014
3015 out_err:
3016         brelse(bitmap_bh);
3017         return err;
3018 }
3019
3020 /*
3021  * here we normalize request for locality group
3022  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
3023  * s_strip if we set the same via mount option.
3024  * s_mb_group_prealloc can be configured via
3025  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
3026  *
3027  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3028  */
3029 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3030 {
3031         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3032         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3033
3034         BUG_ON(lg == NULL);
3035         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3036         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
3037                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
3038 }
3039
3040 /*
3041  * Normalization means making request better in terms of
3042  * size and alignment
3043  */
3044 static noinline_for_stack void
3045 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3046                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3047 {
3048         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3049         int bsbits, max;
3050         ext4_lblk_t end;
3051         loff_t size, start_off;
3052         loff_t orig_size __maybe_unused;
3053         ext4_lblk_t start;
3054         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3055         struct ext4_prealloc_space *pa;
3056
3057         /* do normalize only data requests, metadata requests
3058            do not need preallocation */
3059         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3060                 return;
3061
3062         /* sometime caller may want exact blocks */
3063         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3064                 return;
3065
3066         /* caller may indicate that preallocation isn't
3067          * required (it's a tail, for example) */
3068         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3069                 return;
3070
3071         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3072                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3073                 return ;
3074         }
3075
3076         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3077
3078         /* first, let's learn actual file size
3079          * given current request is allocated */
3080         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3081         size = size << bsbits;
3082         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3083                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3084         orig_size = size;
3085
3086         /* max size of free chunks */
3087         max = 2 << bsbits;
3088
3089 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3090                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3091
3092         /* first, try to predict filesize */
3093         /* XXX: should this table be tunable? */
3094         start_off = 0;
3095         if (size <= 16 * 1024) {
3096                 size = 16 * 1024;
3097         } else if (size <= 32 * 1024) {
3098                 size = 32 * 1024;
3099         } else if (size <= 64 * 1024) {
3100                 size = 64 * 1024;
3101         } else if (size <= 128 * 1024) {
3102                 size = 128 * 1024;
3103         } else if (size <= 256 * 1024) {
3104                 size = 256 * 1024;
3105         } else if (size <= 512 * 1024) {
3106                 size = 512 * 1024;
3107         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3108                 size = 1024 * 1024;
3109         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3110                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3111                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3112                 size = 2 * 1024 * 1024;
3113         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3114                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3115                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3116                 size = 4 * 1024 * 1024;
3117         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3118                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3119                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3120                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3121                 size = 8 * 1024 * 1024;
3122         } else {
3123                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3124                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3125                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3126         }
3127         size = size >> bsbits;
3128         start = start_off >> bsbits;
3129
3130         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3131         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3132                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3133                 start = ar->lleft + 1;
3134         }
3135         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3136                 size -= start + size - ar->lright;
3137
3138         /*
3139          * Trim allocation request for filesystems with artificially small
3140          * groups.
3141          */
3142         if (size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb))
3143                 size = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb);
3144
3145         end = start + size;
3146
3147         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3148         rcu_read_lock();
3149         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3150                 ext4_lblk_t pa_end;
3151
3152                 if (pa->pa_deleted)
3153                         continue;
3154                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3155                 if (pa->pa_deleted) {
3156                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3157                         continue;
3158                 }
3159
3160                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3161                                                   pa->pa_len);
3162
3163                 /* PA must not overlap original request */
3164                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3165                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3166
3167                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3168                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3169                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3170                         continue;
3171                 }
3172                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3173
3174                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3175                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3176                         BUG_ON(pa_end < start);
3177                         start = pa_end;
3178                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3179                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3180                         end = pa->pa_lstart;
3181                 }
3182                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3183         }
3184         rcu_read_unlock();
3185         size = end - start;
3186
3187         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3188         rcu_read_lock();
3189         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3190                 ext4_lblk_t pa_end;
3191
3192                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3193                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3194                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3195                                                           pa->pa_len);
3196                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3197                 }
3198                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3199         }
3200         rcu_read_unlock();
3201
3202         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3203                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3204                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3205                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3206                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3207                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3208                 BUG();
3209         }
3210         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3211
3212         /* now prepare goal request */
3213
3214         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3215          * placement or satisfy big request as is */
3216         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3217         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3218
3219         /* define goal start in order to merge */
3220         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3221                 /* merge to the right */
3222                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3223                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3224                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3225                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3226         }
3227         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3228                 /* merge to the left */
3229                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3230                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3231                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3232                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3233         }
3234
3235         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3236                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3237 }
3238
3239 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3240 {
3241         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3242
3243         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3244                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3245                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3246                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3247                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3248                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3249                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3250                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3251                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3252                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3253                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3254         }
3255
3256         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3257                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3258         else
3259                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3260 }
3261
3262 /*
3263  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3264  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3265  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3266  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3267  */
3268 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3269 {
3270         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3271         struct ext4_buddy e4b;
3272         int err;
3273
3274         if (pa == NULL) {
3275                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3276                         return;
3277                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3278                 if (err) {
3279                         /*
3280                          * This should never happen since we pin the
3281                          * pages in the ext4_allocation_context so
3282                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3283                          */
3284                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3285                         return;
3286                 }
3287                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3288                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3289                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3290                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3291                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3292                 return;
3293         }
3294         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3295                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3296 }
3297
3298 /*
3299  * use blocks preallocated to inode
3300  */
3301 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3302                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3303 {
3304         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3305         ext4_fsblk_t start;
3306         ext4_fsblk_t end;
3307         int len;
3308
3309         /* found preallocated blocks, use them */
3310         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3311         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3312                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3313         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3314         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3315                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3316         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3317         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3318         ac->ac_pa = pa;
3319
3320         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3321         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3322         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3323         pa->pa_free -= len;
3324
3325         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3326 }
3327
3328 /*
3329  * use blocks preallocated to locality group
3330  */
3331 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3332                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3333 {
3334         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3335
3336         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3337                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3338                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3339         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3340         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3341         ac->ac_pa = pa;
3342
3343         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3344          * possible race when the group is being loaded concurrently
3345          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3346          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3347          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3348          */
3349         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3350 }
3351
3352 /*
3353  * Return the prealloc space that have minimal distance
3354  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3355  * space that is having currently known minimal distance
3356  * from the goal block.
3357  */
3358 static struct ext4_prealloc_space *
3359 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3360                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3361                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3362 {
3363         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3364
3365         if (cpa == NULL) {
3366                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3367                 return pa;
3368         }
3369         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3370         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3371
3372         if (cur_distance <= new_distance)
3373                 return cpa;
3374
3375         /* drop the previous reference */
3376         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3377         atomic_inc(&pa->pa_count);
3378         return pa;
3379 }
3380
3381 /*
3382  * search goal blocks in preallocated space
3383  */
3384 static noinline_for_stack int
3385 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3386 {
3387         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3388         int order, i;
3389         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3390         struct ext4_locality_group *lg;
3391         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3392         ext4_fsblk_t goal_block;
3393
3394         /* only data can be preallocated */
3395         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3396                 return 0;
3397
3398         /* first, try per-file preallocation */
3399         rcu_read_lock();
3400         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3401
3402                 /* all fields in this condition don't change,
3403                  * so we can skip locking for them */
3404                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3405                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3406                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3407                         continue;
3408
3409                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3410                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3411                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3412                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3413                         continue;
3414
3415                 /* found preallocated blocks, use them */
3416                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3417                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3418                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3419                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3420                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3421                         ac->ac_criteria = 10;
3422                         rcu_read_unlock();
3423                         return 1;
3424                 }
3425                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3426         }
3427         rcu_read_unlock();
3428
3429         /* can we use group allocation? */
3430         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3431                 return 0;
3432
3433         /* inode may have no locality group for some reason */
3434         lg = ac->ac_lg;
3435         if (lg == NULL)
3436                 return 0;
3437         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3438         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3439                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3440                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3441
3442         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3443         /*
3444          * search for the prealloc space that is having
3445          * minimal distance from the goal block.
3446          */
3447         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3448                 rcu_read_lock();
3449                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3450                                         pa_inode_list) {
3451                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3452                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3453                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3454
3455                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3456                                                                 pa, cpa);
3457                         }
3458                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3459                 }
3460                 rcu_read_unlock();
3461         }
3462         if (cpa) {
3463                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3464                 ac->ac_criteria = 20;
3465                 return 1;
3466         }
3467         return 0;
3468 }
3469
3470 /*
3471  * the function goes through all block freed in the group
3472  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3473  * buddy must be generated from this bitmap
3474  * Need to be called with the ext4 group lock held
3475  */
3476 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3477                                                 ext4_group_t group)
3478 {
3479         struct rb_node *n;
3480         struct ext4_group_info *grp;
3481         struct ext4_free_data *entry;
3482
3483         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3484         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3485
3486         while (n) {
3487                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3488                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3489                 n = rb_next(n);
3490         }
3491         return;
3492 }
3493
3494 /*
3495  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3496  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3497  * Need to be called with ext4 group lock held
3498  */
3499 static noinline_for_stack
3500 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3501                                         ext4_group_t group)
3502 {
3503         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3504         struct ext4_prealloc_space *pa;
3505         struct list_head *cur;
3506         ext4_group_t groupnr;
3507         ext4_grpblk_t start;
3508         int preallocated = 0;
3509         int len;
3510
3511         /* all form of preallocation discards first load group,
3512          * so the only competing code is preallocation use.
3513          * we don't need any locking here
3514          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3515          * otherwise we could leave used blocks available for
3516          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3517          * is dropping preallocation
3518          */
3519         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3520                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3521                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3522                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3523                                              &groupnr, &start);
3524                 len = pa->pa_len;
3525                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3526                 if (unlikely(len == 0))
3527                         continue;
3528                 BUG_ON(groupnr != group);
3529                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3530                 preallocated += len;
3531         }
3532         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3533 }
3534
3535 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3536 {
3537         struct ext4_prealloc_space *pa;
3538         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3539
3540         BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
3541         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3542         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3543 }
3544
3545 /*
3546  * drops a reference to preallocated space descriptor
3547  * if this was the last reference and the space is consumed
3548  */
3549 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3550                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3551 {
3552         ext4_group_t grp;
3553         ext4_fsblk_t grp_blk;
3554
3555         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3556         spin_lock(&pa->pa_lock);
3557         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
3558                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3559                 return;
3560         }
3561
3562         if (pa->pa_deleted == 1) {
3563                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3564                 return;
3565         }
3566
3567         pa->pa_deleted = 1;
3568         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3569
3570         grp_blk = pa->pa_pstart;
3571         /*
3572          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3573          * next group when pa is used up
3574          */
3575         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3576                 grp_blk--;
3577
3578         grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);
3579
3580         /*
3581          * possible race:
3582          *
3583          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3584          *                                      find block B in PA
3585          *  copy on-disk bitmap to buddy
3586          *                                      mark B in on-disk bitmap
3587          *                                      drop PA from group
3588          *  mark all PAs in buddy
3589          *
3590          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3591          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3592          * against that pair
3593          */
3594         ext4_lock_group(sb, grp);
3595         list_del(&pa->pa_group_list);
3596         ext4_unlock_group(sb, grp);
3597
3598         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3599         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3600         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3601
3602         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3603 }
3604
3605 /*
3606  * creates new preallocated space for given inode
3607  */
3608 static noinline_for_stack int
3609 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3610 {
3611         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3612         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3613         struct ext4_prealloc_space *pa;
3614         struct ext4_group_info *grp;
3615         struct ext4_inode_info *ei;
3616
3617         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3618         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3619         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3620         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3621
3622         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3623         if (pa == NULL)
3624                 return -ENOMEM;
3625
3626         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3627                 int winl;
3628                 int wins;
3629                 int win;
3630                 int offs;
3631
3632                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3633                  * so, found space must get proper lstart
3634                  * to cover original request */
3635                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3636                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3637
3638                 /* we're limited by original request in that
3639                  * logical block must be covered any way
3640                  * winl is window we can move our chunk within */
3641                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3642
3643                 /* also, we should cover whole original request */
3644                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3645
3646                 /* the smallest one defines real window */
3647                 win = min(winl, wins);
3648
3649                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3650                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3651                 if (offs && offs < win)
3652                         win = offs;
3653
3654                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3655                         EXT4_NUM_B2C(sbi, win);
3656                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3657                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3658         }
3659
3660         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3661          * allocated blocks for history */
3662         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3663
3664         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3665         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3666         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3667         pa->pa_free = pa->pa_len;
3668         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3669         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3670         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3671         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3672         pa->pa_deleted = 0;
3673         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3674
3675         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3676                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3677         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3678
3679         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3680         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3681
3682         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3683         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3684
3685         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3686         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3687
3688         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3689         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3690         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3691
3692         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3693         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3694         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3695
3696         return 0;
3697 }
3698
3699 /*
3700  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3701  */
3702 static noinline_for_stack int
3703 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3704 {
3705         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3706         struct ext4_locality_group *lg;
3707         struct ext4_prealloc_space *pa;
3708         struct ext4_group_info *grp;
3709
3710         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3711         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3712         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3713         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3714
3715         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3716         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3717         if (pa == NULL)
3718                 return -ENOMEM;
3719
3720         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3721          * allocated blocks for history */
3722         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3723
3724         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3725         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3726         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3727         pa->pa_free = pa->pa_len;
3728         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3729         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3730         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3731         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3732         pa->pa_deleted = 0;
3733         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3734
3735         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3736                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3737         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3738
3739         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3740         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3741
3742         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3743         lg = ac->ac_lg;
3744         BUG_ON(lg == NULL);
3745
3746         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3747         pa->pa_inode = NULL;
3748
3749         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3750         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3751         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3752
3753         /*
3754          * We will later add the new pa to the right bucket
3755          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3756          */
3757         return 0;
3758 }
3759
3760 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3761 {
3762         int err;
3763
3764         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3765                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3766         else
3767                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3768         return err;
3769 }
3770
3771 /*
3772  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3773  * in-core bitmap and buddy.
3774  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3775  * nobody else can find/use it.
3776  * the caller MUST hold group/inode locks.
3777  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3778  */
3779 static noinline_for_stack int
3780 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3781                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3782 {
3783         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3784         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3785         unsigned int end;
3786         unsigned int next;
3787         ext4_group_t group;
3788         ext4_grpblk_t bit;
3789         unsigned long long grp_blk_start;
3790         int err = 0;
3791         int free = 0;
3792
3793         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3794         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3795         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3796         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3797         end = bit + pa->pa_len;
3798
3799         while (bit < end) {
3800                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3801                 if (bit >= end)
3802                         break;
3803                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3804                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3805                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3806                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3807                 free += next - bit;
3808
3809                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3810                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3811                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3812                                                next - bit);
3813                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3814                 bit = next + 1;
3815         }
3816         if (free != pa->pa_free) {
3817                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3818                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3819                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3820                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3821                          (unsigned long) pa->pa_len);
3822                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3823                                         free, pa->pa_free);
3824                 /*
3825                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3826                  * from the bitmap and continue.
3827                  */
3828         }
3829         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3830
3831         return err;
3832 }
3833
3834 static noinline_for_stack int
3835 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3836                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3837 {
3838         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3839         ext4_group_t group;
3840         ext4_grpblk_t bit;
3841
3842         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3843         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3844         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3845         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3846         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3847         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3848         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3849
3850         return 0;
3851 }
3852
3853 /*
3854  * releases all preallocations in given group
3855  *
3856  * first, we need to decide discard policy:
3857  * - when do we discard
3858  *   1) ENOSPC
3859  * - how many do we discard
3860  *   1) how many requested
3861  */
3862 static noinline_for_stack int
3863 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3864                                         ext4_group_t group, int needed)
3865 {
3866         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3867         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3868         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3869         struct list_head list;
3870         struct ext4_buddy e4b;
3871         int err;
3872         int busy = 0;
3873         int free = 0;
3874
3875         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3876
3877         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3878                 return 0;
3879
3880         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3881         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
3882                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
3883                 ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
3884                            err, group);
3885                 return 0;
3886         }
3887
3888         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3889         if (err) {
3890                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
3891                              err, group);
3892                 put_bh(bitmap_bh);
3893                 return 0;
3894         }
3895
3896         if (needed == 0)
3897                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3898
3899         INIT_LIST_HEAD(&list);
3900 repeat:
3901         ext4_lock_group(sb, group);
3902         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3903                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3904                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3905                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3906                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3907                         busy = 1;
3908                         continue;
3909                 }
3910                 if (pa->pa_deleted) {
3911                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3912                         continue;
3913                 }
3914
3915                 /* seems this one can be freed ... */
3916                 pa->pa_deleted = 1;
3917
3918                 /* we can trust pa_free ... */
3919                 free += pa->pa_free;
3920
3921                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3922
3923                 list_del(&pa->pa_group_list);
3924                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3925         }
3926
3927         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3928         if (free < needed && busy) {
3929                 busy = 0;
3930                 ext4_unlock_group(sb, group);
3931                 cond_resched();
3932                 goto repeat;
3933         }
3934
3935         /* found anything to free? */
3936         if (list_empty(&list)) {
3937                 BUG_ON(free != 0);
3938                 goto out;
3939         }
3940
3941         /* now free all selected PAs */
3942         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3943
3944                 /* remove from object (inode or locality group) */
3945                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3946                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3947                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3948
3949                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3950                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3951                 else
3952                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3953
3954                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3955                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3956         }
3957
3958 out:
3959         ext4_unlock_group(sb, group);
3960         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3961         put_bh(bitmap_bh);
3962         return free;
3963 }
3964
3965 /*
3966  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3967  *
3968  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3969  * We don't want another block to be served from the prealloc
3970  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3971  *
3972  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3973  */
3974 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3975 {
3976         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3977         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3978         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3979         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3980         ext4_group_t group = 0;
3981         struct list_head list;
3982         struct ext4_buddy e4b;
3983         int err;
3984
3985         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3986                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3987                 return;
3988         }
3989
3990         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3991         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3992
3993         INIT_LIST_HEAD(&list);
3994
3995 repeat:
3996         /* first, collect all pa's in the inode */
3997         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3998         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3999                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
4000                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
4001                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
4002                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4003                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4004                         /* this shouldn't happen often - nobody should
4005                          * use preallocation while we're discarding it */
4006                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4007                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4008                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
4009                                  "uh-oh! used pa while discarding");
4010                         WARN_ON(1);
4011                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4012                         goto repeat;
4013
4014                 }
4015                 if (pa->pa_deleted == 0) {
4016                         pa->pa_deleted = 1;
4017                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4018                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4019                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
4020                         continue;
4021                 }
4022
4023                 /* someone is deleting pa right now */
4024                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4025                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4026
4027                 /* we have to wait here because pa_deleted
4028                  * doesn't mean pa is already unlinked from
4029                  * the list. as we might be called from
4030                  * ->clear_inode() the inode will get freed
4031                  * and concurrent thread which is unlinking
4032                  * pa from inode's list may access already
4033                  * freed memory, bad-bad-bad */
4034
4035                 /* XXX: if this happens too often, we can
4036                  * add a flag to force wait only in case
4037                  * of ->clear_inode(), but not in case of
4038                  * regular truncate */
4039                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
4040                 goto repeat;
4041         }
4042         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
4043
4044         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
4045                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
4046                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4047
4048                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4049                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4050                 if (err) {
4051                         ext4_error(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
4052                                    err, group);
4053                         continue;
4054                 }
4055
4056                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
4057                 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4058                         err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4059                         ext4_error(sb, "Error %d reading block bitmap for %u",
4060                                         err, group);
4061                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4062                         continue;
4063                 }
4064
4065                 ext4_lock_group(sb, group);
4066                 list_del(&pa->pa_group_list);
4067                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
4068                 ext4_unlock_group(sb, group);
4069
4070                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4071                 put_bh(bitmap_bh);
4072
4073                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4074                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4075         }
4076 }
4077
4078 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
4079 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4080 {
4081         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4082         ext4_group_t ngroups, i;
4083
4084         if (!ext4_mballoc_debug ||
4085             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
4086                 return;
4087
4088         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
4089                         " Allocation context details:");
4090         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
4091                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
4092         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
4093                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
4094                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
4095                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
4096                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
4097                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
4098                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
4099                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
4100                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
4101                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
4102                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
4103                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
4104                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
4105                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
4106                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
4107                         (int)ac->ac_criteria);
4108         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%d found", ac->ac_found);
4109         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
4110         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4111         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
4112                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
4113                 struct ext4_prealloc_space *pa;
4114                 ext4_grpblk_t start;
4115                 struct list_head *cur;
4116                 ext4_lock_group(sb, i);
4117                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
4118                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
4119                                         pa_group_list);
4120                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4121                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
4122                                                      NULL, &start);
4123                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4124                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
4125                                start, pa->pa_len);
4126                 }
4127                 ext4_unlock_group(sb, i);
4128
4129                 if (grp->bb_free == 0)
4130                         continue;
4131                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
4132                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
4133         }
4134         printk(KERN_ERR "\n");
4135 }
4136 #else
4137 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
4138 {
4139         return;
4140 }
4141 #endif
4142
4143 /*
4144  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
4145  * file is determined by the current size or the resulting size after
4146  * allocation which ever is larger
4147  *
4148  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
4149  */
4150 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
4151 {
4152         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4153         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
4154         loff_t size, isize;
4155
4156         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
4157                 return;
4158
4159         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
4160                 return;
4161
4162         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
4163         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
4164                 >> bsbits;
4165
4166         if ((size == isize) &&
4167             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
4168             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
4169                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4170                 return;
4171         }
4172
4173         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
4174                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4175                 return;
4176         }
4177
4178         /* don't use group allocation for large files */
4179         size = max(size, isize);
4180         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
4181                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
4182                 return;
4183         }
4184
4185         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4186         /*
4187          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4188          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4189          * request from multiple CPUs.
4190          */
4191         ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4192
4193         /* we're going to use group allocation */
4194         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4195
4196         /* serialize all allocations in the group */
4197         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4198 }
4199
4200 static noinline_for_stack int
4201 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4202                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4203 {
4204         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4205         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4206         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4207         ext4_group_t group;
4208         unsigned int len;
4209         ext4_fsblk_t goal;
4210         ext4_grpblk_t block;
4211
4212         /* we can't allocate > group size */
4213         len = ar->len;
4214
4215         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4216         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
4217                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
4218
4219         /* start searching from the goal */
4220         goal = ar->goal;
4221         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4222                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4223                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4224         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4225
4226         /* set up allocation goals */
4227         ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
4228         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4229         ac->ac_sb = sb;
4230         ac->ac_inode = ar->inode;
4231         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4232         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4233         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4234         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4235         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4236         ac->ac_flags = ar->flags;
4237
4238         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4239          * locality group. this is a policy, actually */
4240         ext4_mb_group_or_file(ac);
4241
4242         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4243                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4244                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4245                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4246                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4247                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4248                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4249         return 0;
4250
4251 }
4252
4253 static noinline_for_stack void
4254 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4255                                         struct ext4_locality_group *lg,
4256                                         int order, int total_entries)
4257 {
4258         ext4_group_t group = 0;
4259         struct ext4_buddy e4b;
4260         struct list_head discard_list;
4261         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4262
4263         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4264
4265         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4266
4267         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4268         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4269                                                 pa_inode_list) {
4270                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4271                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4272                         /*
4273                          * This is the pa that we just used
4274                          * for block allocation. So don't
4275                          * free that
4276                          */
4277                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4278                         continue;
4279                 }
4280                 if (pa->pa_deleted) {
4281                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4282                         continue;
4283                 }
4284                 /* only lg prealloc space */
4285                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4286
4287                 /* seems this one can be freed ... */
4288                 pa->pa_deleted = 1;
4289                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4290
4291                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4292                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4293
4294                 total_entries--;
4295                 if (total_entries <= 5) {
4296                         /*
4297                          * we want to keep only 5 entries
4298                          * allowing it to grow to 8. This
4299                          * mak sure we don't call discard
4300                          * soon for this list.
4301                          */
4302                         break;
4303                 }
4304         }
4305         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4306
4307         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4308                 int err;
4309
4310                 group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
4311                 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
4312                                              GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4313                 if (err) {
4314                         ext4_error(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
4315                                    err, group);
4316                         continue;
4317                 }
4318                 ext4_lock_group(sb, group);
4319                 list_del(&pa->pa_group_list);
4320                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4321                 ext4_unlock_group(sb, group);
4322
4323                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4324                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4325                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4326         }
4327 }
4328
4329 /*
4330  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4331  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4332  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4333  *
4334  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4335  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4336  */
4337
4338 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4339 {
4340         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4341         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4342         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4343         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4344
4345         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4346         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4347                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4348                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4349         /* Add the prealloc space to lg */
4350         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4351         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4352                                                 pa_inode_list) {
4353                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4354                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4355                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4356                         continue;
4357                 }
4358                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4359                         /* Add to the tail of the previous entry */
4360                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4361                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4362                         added = 1;
4363                         /*
4364                          * we want to count the total
4365                          * number of entries in the list
4366                          */
4367                 }
4368                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4369                 lg_prealloc_count++;
4370         }
4371         if (!added)
4372                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4373                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4374         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4375
4376         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4377         if (lg_prealloc_count > 8) {
4378                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4379                                                   order, lg_prealloc_count);
4380                 return;
4381         }
4382         return ;
4383 }
4384
4385 /*
4386  * release all resource we used in allocation
4387  */
4388 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4389 {
4390         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4391         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4392         if (pa) {
4393                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4394                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4395                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4396                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4397                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4398                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4399                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4400                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4401                 }
4402         }
4403         if (pa) {
4404                 /*
4405                  * We want to add the pa to the right bucket.
4406                  * Remove it from the list and while adding
4407                  * make sure the list to which we are adding
4408                  * doesn't grow big.
4409                  */
4410                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4411                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4412                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4413                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4414                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4415                 }
4416                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4417         }
4418         if (ac->ac_bitmap_page)
4419                 put_page(ac->ac_bitmap_page);
4420         if (ac->ac_buddy_page)
4421                 put_page(ac->ac_buddy_page);
4422         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4423                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4424         ext4_mb_collect_stats(ac);
4425         return 0;
4426 }
4427
4428 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4429 {
4430         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4431         int ret;
4432         int freed = 0;
4433
4434         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4435         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4436                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4437                 freed += ret;
4438                 needed -= ret;
4439         }
4440
4441         return freed;
4442 }
4443
4444 /*
4445  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4446  * it tries to use preallocation first, then falls back
4447  * to usual allocation
4448  */
4449 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4450                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4451 {
4452         int freed;
4453         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4454         struct ext4_sb_info *sbi;
4455         struct super_block *sb;
4456         ext4_fsblk_t block = 0;
4457         unsigned int inquota = 0;
4458         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4459
4460         might_sleep();
4461         sb = ar->inode->i_sb;
4462         sbi = EXT4_SB(sb);
4463
4464         trace_ext4_request_blocks(ar);
4465
4466         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4467         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4468                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4469
4470         if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
4471                 /* Without delayed allocation we need to verify
4472                  * there is enough free blocks to do block allocation
4473                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4474                  */
4475                 while (ar->len &&
4476                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4477
4478                         /* let others to free the space */
4479                         cond_resched();
4480                         ar->len = ar->len >> 1;
4481                 }
4482                 if (!ar->len) {
4483                         *errp = -ENOSPC;
4484                         return 0;
4485                 }
4486                 reserv_clstrs = ar->len;
4487                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4488                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4489                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4490                 } else {
4491                         while (ar->len &&
4492                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4493                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4494
4495                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4496                                 ar->len--;
4497                         }
4498                 }
4499                 inquota = ar->len;
4500                 if (ar->len == 0) {
4501                         *errp = -EDQUOT;
4502                         goto out;
4503                 }
4504         }
4505
4506         ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4507         if (!ac) {
4508                 ar->len = 0;
4509                 *errp = -ENOMEM;
4510                 goto out;
4511         }
4512
4513         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4514         if (*errp) {
4515                 ar->len = 0;
4516                 goto out;
4517         }
4518
4519         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4520         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4521                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4522                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4523 repeat:
4524                 /* allocate space in core */
4525                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4526                 if (*errp)
4527                         goto discard_and_exit;
4528
4529                 /* as we've just preallocated more space than
4530                  * user requested originally, we store allocated
4531                  * space in a special descriptor */
4532                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4533                     ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4534                         *errp = ext4_mb_new_preallocation(ac);
4535                 if (*errp) {
4536                 discard_and_exit:
4537                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4538                         goto errout;
4539                 }
4540         }
4541         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4542                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4543                 if (*errp) {
4544                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4545                         goto errout;
4546                 } else {
4547                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4548                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4549                 }
4550         } else {
4551                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4552                 if (freed)
4553                         goto repeat;
4554                 *errp = -ENOSPC;
4555         }
4556
4557 errout:
4558         if (*errp) {
4559                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4560                 ar->len = 0;
4561                 ext4_mb_show_ac(ac);
4562         }
4563         ext4_mb_release_context(ac);
4564 out:
4565         if (ac)
4566                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4567         if (inquota && ar->len < inquota)
4568                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4569         if (!ar->len) {
4570                 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
4571                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4572                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4573                                                 reserv_clstrs);
4574         }
4575
4576         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4577
4578         return block;
4579 }
4580
4581 /*
4582  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4583  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4584  * AND the blocks are associated with the same group.
4585  */
4586 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4587                         struct ext4_free_data *entry2)
4588 {
4589         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4590             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4591             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4592                 return 1;
4593         return 0;
4594 }
4595
4596 static noinline_for_stack int
4597 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4598                       struct ext4_free_data *new_entry)
4599 {
4600         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4601         ext4_grpblk_t cluster;
4602         ext4_grpblk_t clusters = new_entry->efd_count;
4603         struct ext4_free_data *entry;
4604         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4605         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4606         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4607         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4608         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4609
4610         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4611         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4612         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4613
4614         new_node = &new_entry->efd_node;
4615         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4616
4617         if (!*n) {
4618                 /* first free block exent. We need to
4619                    protect buddy cache from being freed,
4620                  * otherwise we'll refresh it from
4621                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4622                  * blocks */
4623                 get_page(e4b->bd_buddy_page);
4624                 get_page(e4b->bd_bitmap_page);
4625         }
4626         while (*n) {
4627                 parent = *n;
4628                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4629                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4630                         n = &(*n)->rb_left;
4631                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4632                         n = &(*n)->rb_right;
4633                 else {
4634                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4635                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4636                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4637                                 "Block already on to-be-freed list");
4638                         return 0;
4639                 }
4640         }
4641
4642         rb_link_node(new_node, parent, n);
4643         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4644
4645         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4646         node = rb_prev(new_node);
4647         if (node) {
4648                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4649                 if (can_merge(entry, new_entry) &&
4650                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4651                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4652                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4653                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4654                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4655                 }
4656         }
4657
4658         node = rb_next(new_node);
4659         if (node) {
4660                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4661                 if (can_merge(new_entry, entry) &&
4662                     ext4_journal_callback_try_del(handle, &entry->efd_jce)) {
4663                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4664                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4665                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4666                 }
4667         }
4668         /* Add the extent to transaction's private list */
4669         new_entry->efd_jce.jce_func = ext4_free_data_callback;
4670         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4671         _ext4_journal_callback_add(handle, &new_entry->efd_jce);
4672         sbi->s_mb_free_pending += clusters;
4673         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4674         return 0;
4675 }
4676
4677 /**
4678  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4679  * @handle:             handle for this transaction
4680  * @inode:              inode
4681  * @block:              start physical block to free
4682  * @count:              number of blocks to count
4683  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4684  */
4685 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4686                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4687                       unsigned long count, int flags)
4688 {
4689         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4690         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4691         struct ext4_group_desc *gdp;
4692         unsigned int overflow;
4693         ext4_grpblk_t bit;
4694         struct buffer_head *gd_bh;
4695         ext4_group_t block_group;
4696         struct ext4_sb_info *sbi;
4697         struct ext4_buddy e4b;
4698         unsigned int count_clusters;
4699         int err = 0;
4700         int ret;
4701
4702         might_sleep();
4703         if (bh) {
4704                 if (block)
4705                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4706                 else
4707                         block = bh->b_blocknr;
4708         }
4709
4710         sbi = EXT4_SB(sb);
4711         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4712             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4713                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4714                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4715                 goto error_return;
4716         }
4717
4718         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4719         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4720
4721         if (bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4722                 BUG_ON(count > 1);
4723
4724                 ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4725                             inode, bh, block);
4726         }
4727
4728         /*
4729          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4730          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4731          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4732          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4733          * requested to avoid doing so.
4734          */
4735         overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
4736         if (overflow) {
4737                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4738                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4739                         block += overflow;
4740                         if (count > overflow)
4741                                 count -= overflow;
4742                         else
4743                                 return;
4744                 } else {
4745                         block -= overflow;
4746                         count += overflow;
4747                 }
4748         }
4749         overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
4750         if (overflow) {
4751                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4752                         if (count > overflow)
4753                                 count -= overflow;
4754                         else
4755                                 return;
4756                 } else
4757                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4758         }
4759
4760         if (!bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
4761                 int i;
4762                 int is_metadata = flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4763
4764                 for (i = 0; i < count; i++) {
4765                         cond_resched();
4766                         if (is_metadata)
4767                                 bh = sb_find_get_block(inode->i_sb, block + i);
4768                         ext4_forget(handle, is_metadata, inode, bh, block + i);
4769                 }
4770         }
4771
4772 do_more:
4773         overflow = 0;
4774         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4775
4776         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(
4777                         ext4_get_group_info(sb, block_group))))
4778                 return;
4779
4780         /*
4781          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4782          * boundary.
4783          */
4784         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4785                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4786                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4787                 count -= overflow;
4788         }
4789         count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
4790         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4791         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4792                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4793                 bitmap_bh = NULL;
4794                 goto error_return;
4795         }
4796         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4797         if (!gdp) {
4798                 err = -EIO;
4799                 goto error_return;
4800         }
4801
4802         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4803             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4804             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4805                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4806             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4807                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4808
4809                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4810                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4811                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4812                 goto error_return;
4813         }
4814
4815         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4816         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4817         if (err)
4818                 goto error_return;
4819
4820         /*
4821          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4822          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4823          * using it
4824          */
4825         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4826         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4827         if (err)
4828                 goto error_return;
4829 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4830         {
4831                 int i;
4832                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4833                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4834         }
4835 #endif
4836         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4837
4838         /* __GFP_NOFAIL: retry infinitely, ignore TIF_MEMDIE and memcg limit. */
4839         err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, block_group, &e4b,
4840                                      GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4841         if (err)
4842                 goto error_return;
4843
4844         /*
4845          * We need to make sure we don't reuse the freed block until after the
4846          * transaction is committed. We make an exception if the inode is to be
4847          * written in writeback mode since writeback mode has weak data
4848          * consistency guarantees.
4849          */
4850         if (ext4_handle_valid(handle) &&
4851             ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) ||
4852              !ext4_should_writeback_data(inode))) {
4853                 struct ext4_free_data *new_entry;
4854                 /*
4855                  * We use __GFP_NOFAIL because ext4_free_blocks() is not allowed
4856                  * to fail.
4857                  */
4858                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep,
4859                                 GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
4860                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4861                 new_entry->efd_group = block_group;
4862                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4863                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4864
4865                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4866                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4867                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4868         } else {
4869                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4870                  * with group lock held. generate_buddy look at
4871                  * them with group lock_held
4872                  */
4873                 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
4874                         err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4875                         if (err && err != -EOPNOTSUPP)
4876                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
4877                                          " group:%d block:%d count:%lu failed"
4878                                          " with %d", block_group, bit, count,
4879                                          err);
4880                 } else
4881                         EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);
4882
4883                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4884                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4885                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4886         }
4887
4888         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4889         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4890         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh);
4891         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4892         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4893
4894         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4895                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4896                 atomic64_add(count_clusters,
4897                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4898         }
4899
4900         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4901                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4902         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4903
4904         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4905
4906         /* We dirtied the bitmap block */
4907         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4908         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4909
4910         /* And the group descriptor block */
4911         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4912         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4913         if (!err)
4914                 err = ret;
4915
4916         if (overflow && !err) {
4917                 block += count;
4918                 count = overflow;
4919                 put_bh(bitmap_bh);
4920                 goto do_more;
4921         }
4922 error_return:
4923         brelse(bitmap_bh);
4924         ext4_std_error(sb, err);
4925         return;
4926 }
4927
4928 /**
4929  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4930  * @handle:                     handle to this transaction
4931  * @sb:                         super block
4932  * @block:                      start physical block to add to the block group
4933  * @count:                      number of blocks to free
4934  *
4935  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4936  */
4937 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4938                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4939 {
4940         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4941         struct buffer_head *gd_bh;
4942         ext4_group_t block_group;
4943         ext4_grpblk_t bit;
4944         unsigned int i;
4945         struct ext4_group_desc *desc;
4946         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4947         struct ext4_buddy e4b;
4948         int err = 0, ret, blk_free_count;
4949         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4950
4951         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4952
4953         if (count == 0)
4954                 return 0;
4955
4956         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4957         /*
4958          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4959          * boundary.
4960          */
4961         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4962                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u",
4963                              block_group);
4964                 err = -EINVAL;
4965                 goto error_return;
4966         }
4967
4968         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4969         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
4970                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
4971                 bitmap_bh = NULL;
4972                 goto error_return;
4973         }
4974
4975         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4976         if (!desc) {
4977                 err = -EIO;
4978                 goto error_return;
4979         }
4980
4981         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4982             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4983             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4984             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4985                      sbi->s_itb_per_group)) {
4986                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4987                            "Block = %llu, count = %lu",
4988                            block, count);
4989                 err = -EINVAL;
4990                 goto error_return;
4991         }
4992
4993         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4994         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4995         if (err)
4996                 goto error_return;
4997
4998         /*
4999          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
5000          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
5001          * using it
5002          */
5003         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
5004         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
5005         if (err)
5006                 goto error_return;
5007
5008         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
5009                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
5010                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
5011                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
5012                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
5013                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
5014                 } else {
5015                         blocks_freed++;
5016                 }
5017         }
5018
5019         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
5020         if (err)
5021                 goto error_return;
5022
5023         /*
5024          * need to update group_info->bb_free and bitmap
5025          * with group lock held. generate_buddy look at
5026          * them with group lock_held
5027          */
5028         ext4_lock_group(sb, block_group);
5029         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
5030         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
5031         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
5032         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
5033         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh);
5034         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
5035         ext4_unlock_group(sb, block_group);
5036         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
5037                            EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed));
5038
5039         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
5040                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
5041                 atomic64_add(EXT4_NUM_B2C(sbi, blocks_freed),
5042                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
5043         }
5044
5045         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5046
5047         /* We dirtied the bitmap block */
5048         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
5049         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
5050
5051         /* And the group descriptor block */
5052         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
5053         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
5054         if (!err)
5055                 err = ret;
5056
5057 error_return:
5058         brelse(bitmap_bh);
5059         ext4_std_error(sb, err);
5060         return err;
5061 }
5062
5063 /**
5064  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
5065  * @sb:         super block for the file system
5066  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
5067  * @count:      number of blocks to TRIM
5068  * @group:      alloc. group we are working with
5069  * @e4b:        ext4 buddy for the group
5070  *
5071  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
5072  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
5073  * be called with under the group lock.
5074  */
5075 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
5076                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
5077 __releases(bitlock)
5078 __acquires(bitlock)
5079 {
5080         struct ext4_free_extent ex;
5081         int ret = 0;
5082
5083         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
5084
5085         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
5086
5087         ex.fe_start = start;
5088         ex.fe_group = group;
5089         ex.fe_len = count;
5090
5091         /*
5092          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
5093          * being trimmed.
5094          */
5095         mb_mark_used(e4b, &ex);
5096         ext4_unlock_group(sb, group);
5097         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
5098         ext4_lock_group(sb, group);
5099         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
5100         return ret;
5101 }
5102
5103 /**
5104  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
5105  * @sb:                 super block for file system
5106  * @group:              group to be trimmed
5107  * @start:              first group block to examine
5108  * @max:                last group block to examine
5109  * @minblocks:          minimum extent block count
5110  *
5111  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
5112  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
5113  * the extent.
5114  *
5115  *
5116  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
5117  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
5118  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
5119  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
5120  */
5121 static ext4_grpblk_t
5122 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
5123                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
5124                    ext4_grpblk_t minblocks)
5125 {
5126         void *bitmap;
5127         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
5128         struct ext4_buddy e4b;
5129         int ret = 0;
5130
5131         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
5132
5133         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5134         if (ret) {
5135                 ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
5136                              ret, group);
5137                 return ret;
5138         }
5139         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5140
5141         ext4_lock_group(sb, group);
5142         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
5143             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
5144                 goto out;
5145
5146         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5147                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5148
5149         while (start <= max) {
5150                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
5151                 if (start > max)
5152                         break;
5153                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
5154
5155                 if ((next - start) >= minblocks) {
5156                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
5157                                                next - start, group, &e4b);
5158                         if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
5159                                 break;
5160                         ret = 0;
5161                         count += next - start;
5162                 }
5163                 free_count += next - start;
5164                 start = next + 1;
5165
5166                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5167                         count = -ERESTARTSYS;
5168                         break;
5169                 }
5170
5171                 if (need_resched()) {
5172                         ext4_unlock_group(sb, group);
5173                         cond_resched();
5174                         ext4_lock_group(sb, group);
5175                 }
5176
5177                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
5178                         break;
5179         }
5180
5181         if (!ret) {
5182                 ret = count;
5183                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
5184         }
5185 out:
5186         ext4_unlock_group(sb, group);
5187         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5188
5189         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
5190                 count, group);
5191
5192         return ret;
5193 }
5194
5195 /**
5196  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
5197  * @sb:                 superblock for filesystem
5198  * @range:              fstrim_range structure
5199  *
5200  * start:       First Byte to trim
5201  * len:         number of Bytes to trim from start
5202  * minlen:      minimum extent length in Bytes
5203  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
5204  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
5205  * is invoked to trim all free space.
5206  */
5207 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
5208 {
5209         struct ext4_group_info *grp;
5210         ext4_group_t group, first_group, last_group;
5211         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
5212         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
5213         ext4_fsblk_t first_data_blk =
5214                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
5215         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
5216         int ret = 0;
5217
5218         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
5219         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
5220         minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
5221                               range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);
5222
5223         if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
5224             start >= max_blks ||
5225             range->len < sb->s_blocksize)
5226                 return -EINVAL;
5227         if (end >= max_blks)
5228                 end = max_blks - 1;
5229         if (end <= first_data_blk)
5230                 goto out;
5231         if (start < first_data_blk)
5232                 start = first_data_blk;
5233
5234         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5235         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5236                                      &first_group, &first_cluster);
5237         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5238                                      &last_group, &last_cluster);
5239
5240         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5241         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5242
5243         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5244                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5245                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5246                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5247                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS);
5248                         if (ret)
5249                                 break;
5250                 }
5251
5252                 /*
5253                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5254                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5255                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5256                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5257                  */
5258                 if (group == last_group)
5259                         end = last_cluster;
5260
5261                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5262                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5263                                                 end, minlen);
5264                         if (cnt < 0) {
5265                                 ret = cnt;
5266                                 break;
5267                         }
5268                         trimmed += cnt;
5269                 }
5270
5271                 /*
5272                  * For every group except the first one, we are sure
5273                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5274                  */
5275                 first_cluster = 0;
5276         }
5277
5278         if (!ret)
5279                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5280
5281 out:
5282         range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
5283         return ret;
5284 }
5285
5286 /* Iterate all the free extents in the group. */
5287 int
5288 ext4_mballoc_query_range(
5289         struct super_block              *sb,
5290         ext4_group_t                    group,
5291         ext4_grpblk_t                   start,
5292         ext4_grpblk_t                   end,
5293         ext4_mballoc_query_range_fn     formatter,
5294         void                            *priv)
5295 {
5296         void                            *bitmap;
5297         ext4_grpblk_t                   next;
5298         struct ext4_buddy               e4b;
5299         int                             error;
5300
5301         error = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
5302         if (error)
5303                 return error;
5304         bitmap = e4b.bd_bitmap;
5305
5306         ext4_lock_group(sb, group);
5307
5308         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
5309                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
5310         if (end >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
5311                 end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5312
5313         while (start <= end) {
5314                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, end + 1, start);
5315                 if (start > end)
5316                         break;
5317                 next = mb_find_next_bit(bitmap, end + 1, start);
5318
5319                 ext4_unlock_group(sb, group);
5320                 error = formatter(sb, group, start, next - start, priv);
5321                 if (error)
5322                         goto out_unload;
5323                 ext4_lock_group(sb, group);
5324
5325                 start = next + 1;
5326         }
5327
5328         ext4_unlock_group(sb, group);
5329 out_unload:
5330         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
5331
5332         return error;
5333 }