2102c20f7e989bee11d3bb5e662b836e9ab8730d
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
3  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
17  */
18
19
20 /*
21  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
22  */
23
24 #include "ext4_jbd2.h"
25 #include "mballoc.h"
26 #include <linux/debugfs.h>
27 #include <linux/log2.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <trace/events/ext4.h>
30
31 /*
32  * MUSTDO:
33  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
34  *   - search for metadata in few groups
35  *
36  * TODO v4:
37  *   - normalization should take into account whether file is still open
38  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
39  *   - don't normalize tails
40  *   - quota
41  *   - reservation for superuser
42  *
43  * TODO v3:
44  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
45  *   - track min/max extents in each group for better group selection
46  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
47  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
48  *   - error handling
49  */
50
51 /*
52  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
53  * near to the goal(block) value specified.
54  *
55  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
56  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
57  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
58  * would have after allocation, or the current file size, which ever
59  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
60  * select to use the group preallocation. The default value of
61  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
62  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
63  * terms of number of blocks.
64  *
65  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
66  * ensure that we have small files closer together on the disk.
67  *
68  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
69  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
70  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
71  * represented as:
72  *
73  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
74  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
75  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
76  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
77  *
78  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
79  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
80  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
81  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
82  *
83  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
84  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
85  * pa_free.
86  *
87  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
88  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
89  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
90  *
91  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
92  *
93  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
94  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
95  *
96  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
97  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
98  *
99  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
100  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
101  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
102  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
103  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
104  * we can access them through the page cache. The information regarding
105  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
106  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
107  * inode as:
108  *
109  *  {                        page                        }
110  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
111  *
112  *
113  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
114  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
115  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
116  * which is blocks_per_page/2
117  *
118  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
119  * away when the filesystem is unmounted.
120  *
121  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
122  * to locate that many free blocks we return with additional information
123  * regarding rest of the contiguous physical block available
124  *
125  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
126  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
127  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
128  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
129  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
130  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
131  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
132  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
133  * 512 blocks. This can be tuned via
134  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
135  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
136  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
137  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
138  * greater than the default mb_group_prealloc.
139  *
140  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
141  *
142  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
143  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
144  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
145  *
146  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
147  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
148  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
149  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
150  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
151  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
152  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
153  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
154  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
155  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
156  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
157  * the group specified as the goal value in allocation context via
158  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
159  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
160  * checked.
161  *
162  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
163  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
164  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
165  * subsequent request.
166  */
167
168 /*
169  * mballoc operates on the following data:
170  *  - on-disk bitmap
171  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
172  *  - preallocation descriptors (PAs)
173  *
174  * there are two types of preallocations:
175  *  - inode
176  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
177  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
178  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
179  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
180  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
181  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
182  *    also means that freeing any block within descriptor's range
183  *    must discard all preallocated blocks.
184  *  - locality group
185  *    assigned to specific locality group which does not translate to
186  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
187  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
188  *    it's consumed from the beginning to the end.
189  *
190  * relation between them can be expressed as:
191  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
192  *
193  * this mean blocks mballoc considers used are:
194  *  - allocated blocks (persistent)
195  *  - preallocated blocks (non-persistent)
196  *
197  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
198  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
199  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
200  *
201  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
202  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
203  *
204  * all operations can be expressed as:
205  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
206  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
207  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
208  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
209  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
210  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
211  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
212  *        is used in real operation because we can't know actual used
213  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
214  *
215  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
216  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
217  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
218  * the following knowledge:
219  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
220  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
221  *     nobody can re-allocate that block
222  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
223  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
224  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
225  *     block
226  *
227  * so, now we're building a concurrency table:
228  *  - init buddy vs.
229  *    - new PA
230  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
231  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
232  *    - use inode PA
233  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
234  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
235  *    - discard inode PA
236  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
237  *    - use locality group PA
238  *      again PA-=N must be serialized with init
239  *    - discard locality group PA
240  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
241  *  - new PA vs.
242  *    - use inode PA
243  *      i_data_sem serializes them
244  *    - discard inode PA
245  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
246  *    - use locality group PA
247  *      some mutex should serialize them
248  *    - discard locality group PA
249  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
250  *  - use inode PA
251  *    - use inode PA
252  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
253  *    - discard inode PA
254  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
255  *    - use locality group PA
256  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
257  *    - discard locality group PA
258  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
259  *
260  * now we're ready to make few consequences:
261  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
262  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
263  *  - PA changes only after on-disk bitmap
264  *  - discard must not compete with init. either init is done before
265  *    any discard or they're serialized somehow
266  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
267  *
268  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
269  * in this case, but we should care about concurrent init
270  *
271  */
272
273  /*
274  * Logic in few words:
275  *
276  *  - allocation:
277  *    load group
278  *    find blocks
279  *    mark bits in on-disk bitmap
280  *    release group
281  *
282  *  - use preallocation:
283  *    find proper PA (per-inode or group)
284  *    load group
285  *    mark bits in on-disk bitmap
286  *    release group
287  *    release PA
288  *
289  *  - free:
290  *    load group
291  *    mark bits in on-disk bitmap
292  *    release group
293  *
294  *  - discard preallocations in group:
295  *    mark PAs deleted
296  *    move them onto local list
297  *    load on-disk bitmap
298  *    load group
299  *    remove PA from object (inode or locality group)
300  *    mark free blocks in-core
301  *
302  *  - discard inode's preallocations:
303  */
304
305 /*
306  * Locking rules
307  *
308  * Locks:
309  *  - bitlock on a group        (group)
310  *  - object (inode/locality)   (object)
311  *  - per-pa lock               (pa)
312  *
313  * Paths:
314  *  - new pa
315  *    object
316  *    group
317  *
318  *  - find and use pa:
319  *    pa
320  *
321  *  - release consumed pa:
322  *    pa
323  *    group
324  *    object
325  *
326  *  - generate in-core bitmap:
327  *    group
328  *        pa
329  *
330  *  - discard all for given object (inode, locality group):
331  *    object
332  *        pa
333  *    group
334  *
335  *  - discard all for given group:
336  *    group
337  *        pa
338  *    group
339  *        object
340  *
341  */
342 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
343 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
344 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
345
346 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
347  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
348  * each unique s_blocksize_bits */
349 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
350 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
351
352 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
353         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
354         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
355         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
356 };
357
358 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
359                                         ext4_group_t group);
360 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
361                                                 ext4_group_t group);
362 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
363                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
364
365 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
366 {
367 #if BITS_PER_LONG == 64
368         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
369         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
370 #elif BITS_PER_LONG == 32
371         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
372         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
373 #else
374 #error "how many bits you are?!"
375 #endif
376         return addr;
377 }
378
379 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
380 {
381         /*
382          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
383          * needs unsigned long aligned address
384          */
385         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
386         return ext4_test_bit(bit, addr);
387 }
388
389 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
390 {
391         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
392         ext4_set_bit(bit, addr);
393 }
394
395 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
396 {
397         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
398         ext4_clear_bit(bit, addr);
399 }
400
401 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
402 {
403         int fix = 0, ret, tmpmax;
404         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
405         tmpmax = max + fix;
406         start += fix;
407
408         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
409         if (ret > max)
410                 return max;
411         return ret;
412 }
413
414 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
415 {
416         int fix = 0, ret, tmpmax;
417         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
418         tmpmax = max + fix;
419         start += fix;
420
421         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
422         if (ret > max)
423                 return max;
424         return ret;
425 }
426
427 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
428 {
429         char *bb;
430
431         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
432         BUG_ON(max == NULL);
433
434         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
435                 *max = 0;
436                 return NULL;
437         }
438
439         /* at order 0 we see each particular block */
440         if (order == 0) {
441                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
442                 return e4b->bd_bitmap;
443         }
444
445         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
446         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
447
448         return bb;
449 }
450
451 #ifdef DOUBLE_CHECK
452 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
453                            int first, int count)
454 {
455         int i;
456         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
457
458         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
459                 return;
460         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
461         for (i = 0; i < count; i++) {
462                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
463                         ext4_fsblk_t blocknr;
464
465                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
466                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
467                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
468                                               inode ? inode->i_ino : 0,
469                                               blocknr,
470                                               "freeing block already freed "
471                                               "(bit %u)",
472                                               first + i);
473                 }
474                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
475         }
476 }
477
478 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
479 {
480         int i;
481
482         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
483                 return;
484         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
485         for (i = 0; i < count; i++) {
486                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
487                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
488         }
489 }
490
491 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
492 {
493         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
494                 unsigned char *b1, *b2;
495                 int i;
496                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
497                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
498                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
499                         if (b1[i] != b2[i]) {
500                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
501                                          "corruption in group %u "
502                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
503                                          "on disk/prealloc",
504                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
505                                 BUG();
506                         }
507                 }
508         }
509 }
510
511 #else
512 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
513                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
514 {
515         return;
516 }
517 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
518                                                 int first, int count)
519 {
520         return;
521 }
522 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
523 {
524         return;
525 }
526 #endif
527
528 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
529
530 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
531 do {                                                                    \
532         if (!(assert)) {                                                \
533                 printk(KERN_EMERG                                       \
534                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
535                         function, file, line, # assert);                \
536                 BUG();                                                  \
537         }                                                               \
538 } while (0)
539
540 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
541                                 const char *function, int line)
542 {
543         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
544         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
545         int max;
546         int max2;
547         int i;
548         int j;
549         int k;
550         int count;
551         struct ext4_group_info *grp;
552         int fragments = 0;
553         int fstart;
554         struct list_head *cur;
555         void *buddy;
556         void *buddy2;
557
558         {
559                 static int mb_check_counter;
560                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
561                         return 0;
562         }
563
564         while (order > 1) {
565                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
566                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
567                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
568                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
569                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
570                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
571
572                 count = 0;
573                 for (i = 0; i < max; i++) {
574
575                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
576                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
577                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
578                                         MB_CHECK_ASSERT(
579                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
580                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
581                                         MB_CHECK_ASSERT(
582                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
583                                 }
584                                 continue;
585                         }
586
587                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
588                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
589                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
590
591                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
592                                 k = (i * (1 << order)) + j;
593                                 MB_CHECK_ASSERT(
594                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
595                         }
596                         count++;
597                 }
598                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
599                 order--;
600         }
601
602         fstart = -1;
603         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
604         for (i = 0; i < max; i++) {
605                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
606                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
607                         if (fstart == -1) {
608                                 fragments++;
609                                 fstart = i;
610                         }
611                         continue;
612                 }
613                 fstart = -1;
614                 /* check used bits only */
615                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
616                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
617                         k = i >> j;
618                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
619                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
620                 }
621         }
622         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
623         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
624
625         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
626         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
627                 ext4_group_t groupnr;
628                 struct ext4_prealloc_space *pa;
629                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
630                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
631                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
632                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
633                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
634         }
635         return 0;
636 }
637 #undef MB_CHECK_ASSERT
638 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
639                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
640 #else
641 #define mb_check_buddy(e4b)
642 #endif
643
644 /*
645  * Divide blocks started from @first with length @len into
646  * smaller chunks with power of 2 blocks.
647  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
648  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
649  */
650 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
651                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
652                                         struct ext4_group_info *grp)
653 {
654         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
655         ext4_grpblk_t min;
656         ext4_grpblk_t max;
657         ext4_grpblk_t chunk;
658         unsigned short border;
659
660         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
661
662         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
663
664         while (len > 0) {
665                 /* find how many blocks can be covered since this position */
666                 max = ffs(first | border) - 1;
667
668                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
669                 min = fls(len) - 1;
670
671                 if (max < min)
672                         min = max;
673                 chunk = 1 << min;
674
675                 /* mark multiblock chunks only */
676                 grp->bb_counters[min]++;
677                 if (min > 0)
678                         mb_clear_bit(first >> min,
679                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
680
681                 len -= chunk;
682                 first += chunk;
683         }
684 }
685
686 /*
687  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
688  * group.
689  */
690 static void
691 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
692 {
693         int i;
694         int bits;
695
696         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
697
698         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
699         for (i = bits; i >= 0; i--) {
700                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
701                         grp->bb_largest_free_order = i;
702                         break;
703                 }
704         }
705 }
706
707 static noinline_for_stack
708 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
709                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
710 {
711         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
712         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
713         ext4_grpblk_t i = 0;
714         ext4_grpblk_t first;
715         ext4_grpblk_t len;
716         unsigned free = 0;
717         unsigned fragments = 0;
718         unsigned long long period = get_cycles();
719
720         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
721          * of on-disk bitmap and preallocations */
722         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
723         grp->bb_first_free = i;
724         while (i < max) {
725                 fragments++;
726                 first = i;
727                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
728                 len = i - first;
729                 free += len;
730                 if (len > 1)
731                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
732                 else
733                         grp->bb_counters[0]++;
734                 if (i < max)
735                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
736         }
737         grp->bb_fragments = fragments;
738
739         if (free != grp->bb_free) {
740                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
741                                       "%u clusters in bitmap, %u in gd",
742                                       free, grp->bb_free);
743                 /*
744                  * If we intent to continue, we consider group descritor
745                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
746                  */
747                 grp->bb_free = free;
748         }
749         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
750
751         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
752
753         period = get_cycles() - period;
754         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
755         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
756         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
757         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
758 }
759
760 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
761  * for convenience. The information regarding each group
762  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
763  * block bitmap and buddy information. The information are
764  * stored in the inode as
765  *
766  * {                        page                        }
767  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
768  *
769  *
770  * one block each for bitmap and buddy information.
771  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
772  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
773  * So it can have information regarding groups_per_page which
774  * is blocks_per_page/2
775  *
776  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
777  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
778  */
779
780 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
781 {
782         ext4_group_t ngroups;
783         int blocksize;
784         int blocks_per_page;
785         int groups_per_page;
786         int err = 0;
787         int i;
788         ext4_group_t first_group, group;
789         int first_block;
790         struct super_block *sb;
791         struct buffer_head *bhs;
792         struct buffer_head **bh = NULL;
793         struct inode *inode;
794         char *data;
795         char *bitmap;
796         struct ext4_group_info *grinfo;
797
798         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
799
800         inode = page->mapping->host;
801         sb = inode->i_sb;
802         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
803         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
804         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
805
806         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
807         if (groups_per_page == 0)
808                 groups_per_page = 1;
809
810         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
811         if (groups_per_page > 1) {
812                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
813                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
814                 if (bh == NULL) {
815                         err = -ENOMEM;
816                         goto out;
817                 }
818         } else
819                 bh = &bhs;
820
821         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
822
823         /* read all groups the page covers into the cache */
824         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
825                 if (group >= ngroups)
826                         break;
827
828                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
829                 /*
830                  * If page is uptodate then we came here after online resize
831                  * which added some new uninitialized group info structs, so
832                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
833                  * which may be currently in use by an allocating task.
834                  */
835                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
836                         bh[i] = NULL;
837                         continue;
838                 }
839                 if (!(bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group))) {
840                         err = -ENOMEM;
841                         goto out;
842                 }
843                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
844         }
845
846         /* wait for I/O completion */
847         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
848                 if (bh[i] && ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i])) {
849                         err = -EIO;
850                         goto out;
851                 }
852         }
853
854         first_block = page->index * blocks_per_page;
855         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
856                 int group;
857
858                 group = (first_block + i) >> 1;
859                 if (group >= ngroups)
860                         break;
861
862                 if (!bh[group - first_group])
863                         /* skip initialized uptodate buddy */
864                         continue;
865
866                 /*
867                  * data carry information regarding this
868                  * particular group in the format specified
869                  * above
870                  *
871                  */
872                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
873                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
874
875                 /*
876                  * We place the buddy block and bitmap block
877                  * close together
878                  */
879                 if ((first_block + i) & 1) {
880                         /* this is block of buddy */
881                         BUG_ON(incore == NULL);
882                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
883                                 group, page->index, i * blocksize);
884                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
885                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
886                         grinfo->bb_fragments = 0;
887                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
888                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
889                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
890                         /*
891                          * incore got set to the group block bitmap below
892                          */
893                         ext4_lock_group(sb, group);
894                         /* init the buddy */
895                         memset(data, 0xff, blocksize);
896                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
897                         ext4_unlock_group(sb, group);
898                         incore = NULL;
899                 } else {
900                         /* this is block of bitmap */
901                         BUG_ON(incore != NULL);
902                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
903                                 group, page->index, i * blocksize);
904                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
905
906                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
907                         ext4_lock_group(sb, group);
908                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
909
910                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
911                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
912                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
913                         ext4_unlock_group(sb, group);
914
915                         /* set incore so that the buddy information can be
916                          * generated using this
917                          */
918                         incore = data;
919                 }
920         }
921         SetPageUptodate(page);
922
923 out:
924         if (bh) {
925                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
926                         brelse(bh[i]);
927                 if (bh != &bhs)
928                         kfree(bh);
929         }
930         return err;
931 }
932
933 /*
934  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
935  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
936  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
937  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
938  */
939 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
940                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
941 {
942         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
943         int block, pnum, poff;
944         int blocks_per_page;
945         struct page *page;
946
947         e4b->bd_buddy_page = NULL;
948         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
949
950         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
951         /*
952          * the buddy cache inode stores the block bitmap
953          * and buddy information in consecutive blocks.
954          * So for each group we need two blocks.
955          */
956         block = group * 2;
957         pnum = block / blocks_per_page;
958         poff = block % blocks_per_page;
959         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
960         if (!page)
961                 return -EIO;
962         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
963         e4b->bd_bitmap_page = page;
964         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
965
966         if (blocks_per_page >= 2) {
967                 /* buddy and bitmap are on the same page */
968                 return 0;
969         }
970
971         block++;
972         pnum = block / blocks_per_page;
973         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
974         if (!page)
975                 return -EIO;
976         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
977         e4b->bd_buddy_page = page;
978         return 0;
979 }
980
981 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
982 {
983         if (e4b->bd_bitmap_page) {
984                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
985                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
986         }
987         if (e4b->bd_buddy_page) {
988                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
989                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
990         }
991 }
992
993 /*
994  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
995  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
996  * calling this routine!
997  */
998 static noinline_for_stack
999 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1000 {
1001
1002         struct ext4_group_info *this_grp;
1003         struct ext4_buddy e4b;
1004         struct page *page;
1005         int ret = 0;
1006
1007         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1008         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1009         /*
1010          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1011          * page which map to the group from which we are already
1012          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1013          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1014          * would have pinned buddy page to page cache.
1015          */
1016         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1017         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1018                 /*
1019                  * somebody initialized the group
1020                  * return without doing anything
1021                  */
1022                 goto err;
1023         }
1024
1025         page = e4b.bd_bitmap_page;
1026         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1027         if (ret)
1028                 goto err;
1029         if (!PageUptodate(page)) {
1030                 ret = -EIO;
1031                 goto err;
1032         }
1033         mark_page_accessed(page);
1034
1035         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1036                 /*
1037                  * If both the bitmap and buddy are in
1038                  * the same page we don't need to force
1039                  * init the buddy
1040                  */
1041                 ret = 0;
1042                 goto err;
1043         }
1044         /* init buddy cache */
1045         page = e4b.bd_buddy_page;
1046         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1047         if (ret)
1048                 goto err;
1049         if (!PageUptodate(page)) {
1050                 ret = -EIO;
1051                 goto err;
1052         }
1053         mark_page_accessed(page);
1054 err:
1055         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1056         return ret;
1057 }
1058
1059 /*
1060  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1061  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1062  * calling this routine!
1063  */
1064 static noinline_for_stack int
1065 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1066                                         struct ext4_buddy *e4b)
1067 {
1068         int blocks_per_page;
1069         int block;
1070         int pnum;
1071         int poff;
1072         struct page *page;
1073         int ret;
1074         struct ext4_group_info *grp;
1075         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1076         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1077
1078         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1079
1080         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1081         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1082
1083         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1084         e4b->bd_info = grp;
1085         e4b->bd_sb = sb;
1086         e4b->bd_group = group;
1087         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1088         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1089
1090         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1091                 /*
1092                  * we need full data about the group
1093                  * to make a good selection
1094                  */
1095                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1096                 if (ret)
1097                         return ret;
1098         }
1099
1100         /*
1101          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1102          * and buddy information in consecutive blocks.
1103          * So for each group we need two blocks.
1104          */
1105         block = group * 2;
1106         pnum = block / blocks_per_page;
1107         poff = block % blocks_per_page;
1108
1109         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1110          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1111         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1112         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1113                 if (page)
1114                         /*
1115                          * drop the page reference and try
1116                          * to get the page with lock. If we
1117                          * are not uptodate that implies
1118                          * somebody just created the page but
1119                          * is yet to initialize the same. So
1120                          * wait for it to initialize.
1121                          */
1122                         page_cache_release(page);
1123                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1124                 if (page) {
1125                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1126                         if (!PageUptodate(page)) {
1127                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1128                                 if (ret) {
1129                                         unlock_page(page);
1130                                         goto err;
1131                                 }
1132                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1133                                                (poff * sb->s_blocksize));
1134                         }
1135                         unlock_page(page);
1136                 }
1137         }
1138         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1139                 ret = -EIO;
1140                 goto err;
1141         }
1142         e4b->bd_bitmap_page = page;
1143         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1144         mark_page_accessed(page);
1145
1146         block++;
1147         pnum = block / blocks_per_page;
1148         poff = block % blocks_per_page;
1149
1150         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1151         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1152                 if (page)
1153                         page_cache_release(page);
1154                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1155                 if (page) {
1156                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1157                         if (!PageUptodate(page)) {
1158                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1159                                 if (ret) {
1160                                         unlock_page(page);
1161                                         goto err;
1162                                 }
1163                         }
1164                         unlock_page(page);
1165                 }
1166         }
1167         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1168                 ret = -EIO;
1169                 goto err;
1170         }
1171         e4b->bd_buddy_page = page;
1172         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1173         mark_page_accessed(page);
1174
1175         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1176         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1177
1178         return 0;
1179
1180 err:
1181         if (page)
1182                 page_cache_release(page);
1183         if (e4b->bd_bitmap_page)
1184                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1185         if (e4b->bd_buddy_page)
1186                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1187         e4b->bd_buddy = NULL;
1188         e4b->bd_bitmap = NULL;
1189         return ret;
1190 }
1191
1192 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1193 {
1194         if (e4b->bd_bitmap_page)
1195                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1196         if (e4b->bd_buddy_page)
1197                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1198 }
1199
1200
1201 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1202 {
1203         int order = 1;
1204         void *bb;
1205
1206         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1207         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1208
1209         bb = e4b->bd_buddy;
1210         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1211                 block = block >> 1;
1212                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1213                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1214                         return order;
1215                 }
1216                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1217                 order++;
1218         }
1219         return 0;
1220 }
1221
1222 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1223 {
1224         __u32 *addr;
1225
1226         len = cur + len;
1227         while (cur < len) {
1228                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1229                         /* fast path: clear whole word at once */
1230                         addr = bm + (cur >> 3);
1231                         *addr = 0;
1232                         cur += 32;
1233                         continue;
1234                 }
1235                 mb_clear_bit(cur, bm);
1236                 cur++;
1237         }
1238 }
1239
1240 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1241 {
1242         __u32 *addr;
1243
1244         len = cur + len;
1245         while (cur < len) {
1246                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1247                         /* fast path: set whole word at once */
1248                         addr = bm + (cur >> 3);
1249                         *addr = 0xffffffff;
1250                         cur += 32;
1251                         continue;
1252                 }
1253                 mb_set_bit(cur, bm);
1254                 cur++;
1255         }
1256 }
1257
1258 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1259                           int first, int count)
1260 {
1261         int block = 0;
1262         int max = 0;
1263         int order;
1264         void *buddy;
1265         void *buddy2;
1266         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1267
1268         BUG_ON(first + count > (sb->s_blocksize << 3));
1269         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1270         mb_check_buddy(e4b);
1271         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1272
1273         e4b->bd_info->bb_free += count;
1274         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1275                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1276
1277         /* let's maintain fragments counter */
1278         if (first != 0)
1279                 block = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1280         if (first + count < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1281                 max = !mb_test_bit(first + count, e4b->bd_bitmap);
1282         if (block && max)
1283                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1284         else if (!block && !max)
1285                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1286
1287         /* let's maintain buddy itself */
1288         while (count-- > 0) {
1289                 block = first++;
1290                 order = 0;
1291
1292                 if (!mb_test_bit(block, e4b->bd_bitmap)) {
1293                         ext4_fsblk_t blocknr;
1294
1295                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1296                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1297                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1298                                               inode ? inode->i_ino : 0,
1299                                               blocknr,
1300                                               "freeing already freed block "
1301                                               "(bit %u)", block);
1302                 }
1303                 mb_clear_bit(block, e4b->bd_bitmap);
1304                 e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1305
1306                 /* start of the buddy */
1307                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1308
1309                 do {
1310                         block &= ~1UL;
1311                         if (mb_test_bit(block, buddy) ||
1312                                         mb_test_bit(block + 1, buddy))
1313                                 break;
1314
1315                         /* both the buddies are free, try to coalesce them */
1316                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order + 1, &max);
1317
1318                         if (!buddy2)
1319                                 break;
1320
1321                         if (order > 0) {
1322                                 /* for special purposes, we don't set
1323                                  * free bits in bitmap */
1324                                 mb_set_bit(block, buddy);
1325                                 mb_set_bit(block + 1, buddy);
1326                         }
1327                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1328                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1329
1330                         block = block >> 1;
1331                         order++;
1332                         e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1333
1334                         mb_clear_bit(block, buddy2);
1335                         buddy = buddy2;
1336                 } while (1);
1337         }
1338         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1339         mb_check_buddy(e4b);
1340 }
1341
1342 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1343                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1344 {
1345         int next = block;
1346         int max, order;
1347         void *buddy;
1348
1349         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1350         BUG_ON(ex == NULL);
1351
1352         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1353         BUG_ON(buddy == NULL);
1354         BUG_ON(block >= max);
1355         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1356                 ex->fe_len = 0;
1357                 ex->fe_start = 0;
1358                 ex->fe_group = 0;
1359                 return 0;
1360         }
1361
1362         /* find actual order */
1363         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1364         block = block >> order;
1365
1366         ex->fe_len = 1 << order;
1367         ex->fe_start = block << order;
1368         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1369
1370         /* calc difference from given start */
1371         next = next - ex->fe_start;
1372         ex->fe_len -= next;
1373         ex->fe_start += next;
1374
1375         while (needed > ex->fe_len &&
1376                (buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1377
1378                 if (block + 1 >= max)
1379                         break;
1380
1381                 next = (block + 1) * (1 << order);
1382                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1383                         break;
1384
1385                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1386
1387                 block = next >> order;
1388                 ex->fe_len += 1 << order;
1389         }
1390
1391         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1392         return ex->fe_len;
1393 }
1394
1395 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1396 {
1397         int ord;
1398         int mlen = 0;
1399         int max = 0;
1400         int cur;
1401         int start = ex->fe_start;
1402         int len = ex->fe_len;
1403         unsigned ret = 0;
1404         int len0 = len;
1405         void *buddy;
1406
1407         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1408         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1409         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1410         mb_check_buddy(e4b);
1411         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1412
1413         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1414         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1415                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1416
1417         /* let's maintain fragments counter */
1418         if (start != 0)
1419                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1420         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1421                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1422         if (mlen && max)
1423                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1424         else if (!mlen && !max)
1425                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1426
1427         /* let's maintain buddy itself */
1428         while (len) {
1429                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1430
1431                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1432                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1433                         mlen = 1 << ord;
1434                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1435                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1436                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1437                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1438                         start += mlen;
1439                         len -= mlen;
1440                         BUG_ON(len < 0);
1441                         continue;
1442                 }
1443
1444                 /* store for history */
1445                 if (ret == 0)
1446                         ret = len | (ord << 16);
1447
1448                 /* we have to split large buddy */
1449                 BUG_ON(ord <= 0);
1450                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1451                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1452                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1453
1454                 ord--;
1455                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1456                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1457                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1458                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1459                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1460                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1461         }
1462         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1463
1464         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1465         mb_check_buddy(e4b);
1466
1467         return ret;
1468 }
1469
1470 /*
1471  * Must be called under group lock!
1472  */
1473 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1474                                         struct ext4_buddy *e4b)
1475 {
1476         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1477         int ret;
1478
1479         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1480         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1481
1482         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1483         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1484         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1485
1486         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1487          * allocated blocks for history */
1488         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1489
1490         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1491         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1492         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1493
1494         /*
1495          * take the page reference. We want the page to be pinned
1496          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1497          * group until we update the bitmap. That would mean we
1498          * double allocate blocks. The reference is dropped
1499          * in ext4_mb_release_context
1500          */
1501         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1502         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1503         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1504         get_page(ac->ac_buddy_page);
1505         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1506         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1507                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1508                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1509                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1510                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1511         }
1512 }
1513
1514 /*
1515  * regular allocator, for general purposes allocation
1516  */
1517
1518 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1519                                         struct ext4_buddy *e4b,
1520                                         int finish_group)
1521 {
1522         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1523         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1524         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1525         struct ext4_free_extent ex;
1526         int max;
1527
1528         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1529                 return;
1530         /*
1531          * We don't want to scan for a whole year
1532          */
1533         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1534                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1535                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1536                 return;
1537         }
1538
1539         /*
1540          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1541          */
1542         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1543                 return;
1544
1545         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1546                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1547                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1548                  * when it was found (within this lock-unlock
1549                  * period or not) */
1550                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1551                 if (max >= gex->fe_len) {
1552                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1553                         return;
1554                 }
1555         }
1556 }
1557
1558 /*
1559  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1560  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1561  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1562  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1563  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1564  * mballoc can't find good enough extent.
1565  *
1566  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1567  */
1568 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1569                                         struct ext4_free_extent *ex,
1570                                         struct ext4_buddy *e4b)
1571 {
1572         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1573         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1574
1575         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1576         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1577         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1578         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1579
1580         ac->ac_found++;
1581
1582         /*
1583          * The special case - take what you catch first
1584          */
1585         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1586                 *bex = *ex;
1587                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1588                 return;
1589         }
1590
1591         /*
1592          * Let's check whether the chuck is good enough
1593          */
1594         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1595                 *bex = *ex;
1596                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1597                 return;
1598         }
1599
1600         /*
1601          * If this is first found extent, just store it in the context
1602          */
1603         if (bex->fe_len == 0) {
1604                 *bex = *ex;
1605                 return;
1606         }
1607
1608         /*
1609          * If new found extent is better, store it in the context
1610          */
1611         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1612                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1613                  * larger than previous best one is better */
1614                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1615                         *bex = *ex;
1616         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1617                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1618                  * an extent that still satisfy the request, but is
1619                  * smaller than previous one */
1620                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1621                         *bex = *ex;
1622         }
1623
1624         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1625 }
1626
1627 static noinline_for_stack
1628 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1629                                         struct ext4_buddy *e4b)
1630 {
1631         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1632         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1633         int max;
1634         int err;
1635
1636         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1637         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1638         if (err)
1639                 return err;
1640
1641         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1642         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1643
1644         if (max > 0) {
1645                 ac->ac_b_ex = ex;
1646                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1647         }
1648
1649         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1650         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1651
1652         return 0;
1653 }
1654
1655 static noinline_for_stack
1656 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1657                                 struct ext4_buddy *e4b)
1658 {
1659         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1660         int max;
1661         int err;
1662         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1663         struct ext4_free_extent ex;
1664
1665         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1666                 return 0;
1667
1668         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1669         if (err)
1670                 return err;
1671
1672         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1673         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1674                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1675
1676         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1677                 ext4_fsblk_t start;
1678
1679                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1680                         ex.fe_start;
1681                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1682                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1683                         ac->ac_found++;
1684                         ac->ac_b_ex = ex;
1685                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1686                 }
1687         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1688                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1689                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1690                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1691                 ac->ac_found++;
1692                 ac->ac_b_ex = ex;
1693                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1694         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1695                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1696                  * number of blocks to an existing extent */
1697                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1698                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1699                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1700                 ac->ac_found++;
1701                 ac->ac_b_ex = ex;
1702                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1703         }
1704         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1705         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1706
1707         return 0;
1708 }
1709
1710 /*
1711  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1712  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1713  */
1714 static noinline_for_stack
1715 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1716                                         struct ext4_buddy *e4b)
1717 {
1718         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1719         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1720         void *buddy;
1721         int i;
1722         int k;
1723         int max;
1724
1725         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1726         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1727                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1728                         continue;
1729
1730                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1731                 BUG_ON(buddy == NULL);
1732
1733                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1734                 BUG_ON(k >= max);
1735
1736                 ac->ac_found++;
1737
1738                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1739                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1740                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1741
1742                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1743
1744                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1745
1746                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1747                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1748
1749                 break;
1750         }
1751 }
1752
1753 /*
1754  * The routine scans the group and measures all found extents.
1755  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1756  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1757  */
1758 static noinline_for_stack
1759 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1760                                         struct ext4_buddy *e4b)
1761 {
1762         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1763         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1764         struct ext4_free_extent ex;
1765         int i;
1766         int free;
1767
1768         free = e4b->bd_info->bb_free;
1769         BUG_ON(free <= 0);
1770
1771         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1772
1773         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1774                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1775                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1776                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1777                         /*
1778                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1779                          * free blocks even though group info says we
1780                          * we have free blocks
1781                          */
1782                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1783                                         "%d free clusters as per "
1784                                         "group info. But bitmap says 0",
1785                                         free);
1786                         break;
1787                 }
1788
1789                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1790                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1791                 if (free < ex.fe_len) {
1792                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1793                                         "%d free clusters as per "
1794                                         "group info. But got %d blocks",
1795                                         free, ex.fe_len);
1796                         /*
1797                          * The number of free blocks differs. This mostly
1798                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1799                          * without claiming the space.
1800                          */
1801                         break;
1802                 }
1803
1804                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1805
1806                 i += ex.fe_len;
1807                 free -= ex.fe_len;
1808         }
1809
1810         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1811 }
1812
1813 /*
1814  * This is a special case for storages like raid5
1815  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1816  */
1817 static noinline_for_stack
1818 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1819                                  struct ext4_buddy *e4b)
1820 {
1821         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1822         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1823         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1824         struct ext4_free_extent ex;
1825         ext4_fsblk_t first_group_block;
1826         ext4_fsblk_t a;
1827         ext4_grpblk_t i;
1828         int max;
1829
1830         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1831
1832         /* find first stripe-aligned block in group */
1833         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1834
1835         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1836         do_div(a, sbi->s_stripe);
1837         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1838
1839         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1840                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1841                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
1842                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1843                                 ac->ac_found++;
1844                                 ac->ac_b_ex = ex;
1845                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1846                                 break;
1847                         }
1848                 }
1849                 i += sbi->s_stripe;
1850         }
1851 }
1852
1853 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1854 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1855                                 ext4_group_t group, int cr)
1856 {
1857         unsigned free, fragments;
1858         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1859         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1860
1861         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1862
1863         free = grp->bb_free;
1864         if (free == 0)
1865                 return 0;
1866         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
1867                 return 0;
1868
1869         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1870         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1871                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1872                 if (ret)
1873                         return 0;
1874         }
1875
1876         fragments = grp->bb_fragments;
1877         if (fragments == 0)
1878                 return 0;
1879
1880         switch (cr) {
1881         case 0:
1882                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
1883
1884                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
1885                         return 0;
1886
1887                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1888                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1889                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1890                     ((group % flex_size) == 0))
1891                         return 0;
1892
1893                 return 1;
1894         case 1:
1895                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1896                         return 1;
1897                 break;
1898         case 2:
1899                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1900                         return 1;
1901                 break;
1902         case 3:
1903                 return 1;
1904         default:
1905                 BUG();
1906         }
1907
1908         return 0;
1909 }
1910
1911 static noinline_for_stack int
1912 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
1913 {
1914         ext4_group_t ngroups, group, i;
1915         int cr;
1916         int err = 0;
1917         struct ext4_sb_info *sbi;
1918         struct super_block *sb;
1919         struct ext4_buddy e4b;
1920
1921         sb = ac->ac_sb;
1922         sbi = EXT4_SB(sb);
1923         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1924         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
1925         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
1926                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
1927
1928         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1929
1930         /* first, try the goal */
1931         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
1932         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1933                 goto out;
1934
1935         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
1936                 goto out;
1937
1938         /*
1939          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
1940          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
1941          * try exact allocation using buddy.
1942          */
1943         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
1944         ac->ac_2order = 0;
1945         /*
1946          * We search using buddy data only if the order of the request
1947          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
1948          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
1949          */
1950         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
1951                 /*
1952                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
1953                  */
1954                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
1955                         ac->ac_2order = i - 1;
1956         }
1957
1958         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
1959         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1960                 /* TBD: may be hot point */
1961                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1962                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
1963                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
1964                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1965         }
1966
1967         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
1968         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
1969         /*
1970          * cr == 0 try to get exact allocation,
1971          * cr == 3  try to get anything
1972          */
1973 repeat:
1974         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
1975                 ac->ac_criteria = cr;
1976                 /*
1977                  * searching for the right group start
1978                  * from the goal value specified
1979                  */
1980                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1981
1982                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
1983                         if (group == ngroups)
1984                                 group = 0;
1985
1986                         /* This now checks without needing the buddy page */
1987                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
1988                                 continue;
1989
1990                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
1991                         if (err)
1992                                 goto out;
1993
1994                         ext4_lock_group(sb, group);
1995
1996                         /*
1997                          * We need to check again after locking the
1998                          * block group
1999                          */
2000                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2001                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2002                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2003                                 continue;
2004                         }
2005
2006                         ac->ac_groups_scanned++;
2007                         if (cr == 0)
2008                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2009                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2010                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2011                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2012                         else
2013                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2014
2015                         ext4_unlock_group(sb, group);
2016                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2017
2018                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2019                                 break;
2020                 }
2021         }
2022
2023         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2024             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2025                 /*
2026                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2027                  * the best chunk we've found so far
2028                  */
2029
2030                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2031                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2032                         /*
2033                          * Someone more lucky has already allocated it.
2034                          * The only thing we can do is just take first
2035                          * found block(s)
2036                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2037                          */
2038                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2039                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2040                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2041                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2042                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2043                         cr = 3;
2044                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2045                         goto repeat;
2046                 }
2047         }
2048 out:
2049         return err;
2050 }
2051
2052 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2053 {
2054         struct super_block *sb = seq->private;
2055         ext4_group_t group;
2056
2057         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2058                 return NULL;
2059         group = *pos + 1;
2060         return (void *) ((unsigned long) group);
2061 }
2062
2063 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2064 {
2065         struct super_block *sb = seq->private;
2066         ext4_group_t group;
2067
2068         ++*pos;
2069         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2070                 return NULL;
2071         group = *pos + 1;
2072         return (void *) ((unsigned long) group);
2073 }
2074
2075 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2076 {
2077         struct super_block *sb = seq->private;
2078         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2079         int i;
2080         int err, buddy_loaded = 0;
2081         struct ext4_buddy e4b;
2082         struct ext4_group_info *grinfo;
2083         struct sg {
2084                 struct ext4_group_info info;
2085                 ext4_grpblk_t counters[16];
2086         } sg;
2087
2088         group--;
2089         if (group == 0)
2090                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2091                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2092                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2093                            "group", "free", "frags", "first",
2094                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2095                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2096
2097         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2098                 sizeof(struct ext4_group_info);
2099         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2100         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2101         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2102                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2103                 if (err) {
2104                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2105                         return 0;
2106                 }
2107                 buddy_loaded = 1;
2108         }
2109
2110         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2111
2112         if (buddy_loaded)
2113                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2114
2115         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2116                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2117         for (i = 0; i <= 13; i++)
2118                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2119                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2120         seq_printf(seq, " ]\n");
2121
2122         return 0;
2123 }
2124
2125 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2126 {
2127 }
2128
2129 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2130         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2131         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2132         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2133         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2134 };
2135
2136 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2137 {
2138         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2139         int rc;
2140
2141         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2142         if (rc == 0) {
2143                 struct seq_file *m = file->private_data;
2144                 m->private = sb;
2145         }
2146         return rc;
2147
2148 }
2149
2150 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2151         .owner          = THIS_MODULE,
2152         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2153         .read           = seq_read,
2154         .llseek         = seq_lseek,
2155         .release        = seq_release,
2156 };
2157
2158 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2159 {
2160         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2161         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2162
2163         BUG_ON(!cachep);
2164         return cachep;
2165 }
2166
2167 /*
2168  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2169  * of groups
2170  */
2171 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2172 {
2173         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2174         unsigned size;
2175         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2176
2177         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2178                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2179         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2180                 return 0;
2181
2182         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2183         new_groupinfo = ext4_kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2184         if (!new_groupinfo) {
2185                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2186                 return -ENOMEM;
2187         }
2188         if (sbi->s_group_info) {
2189                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2190                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2191                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2192         }
2193         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2194         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2195         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2196                    sbi->s_group_info_size);
2197         return 0;
2198 }
2199
2200 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2201 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2202                           struct ext4_group_desc *desc)
2203 {
2204         int i;
2205         int metalen = 0;
2206         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2207         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2208         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2209
2210         /*
2211          * First check if this group is the first of a reserved block.
2212          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2213          * to ext4_group_info structures
2214          */
2215         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2216                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2217                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2218                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2219                 if (meta_group_info == NULL) {
2220                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2221                                  "for a buddy group");
2222                         goto exit_meta_group_info;
2223                 }
2224                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2225                         meta_group_info;
2226         }
2227
2228         meta_group_info =
2229                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2230         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2231
2232         meta_group_info[i] = kmem_cache_alloc(cachep, GFP_KERNEL);
2233         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2234                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2235                 goto exit_group_info;
2236         }
2237         memset(meta_group_info[i], 0, kmem_cache_size(cachep));
2238         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2239                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2240
2241         /*
2242          * initialize bb_free to be able to skip
2243          * empty groups without initialization
2244          */
2245         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2246                 meta_group_info[i]->bb_free =
2247                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2248         } else {
2249                 meta_group_info[i]->bb_free =
2250                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2251         }
2252
2253         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2254         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2255         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2256         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2257
2258 #ifdef DOUBLE_CHECK
2259         {
2260                 struct buffer_head *bh;
2261                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2262                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2263                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2264                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2265                 BUG_ON(bh == NULL);
2266                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2267                         sb->s_blocksize);
2268                 put_bh(bh);
2269         }
2270 #endif
2271
2272         return 0;
2273
2274 exit_group_info:
2275         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2276         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2277                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2278                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2279         }
2280 exit_meta_group_info:
2281         return -ENOMEM;
2282 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2283
2284 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2285 {
2286         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2287         ext4_group_t i;
2288         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2289         int err;
2290         struct ext4_group_desc *desc;
2291         struct kmem_cache *cachep;
2292
2293         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2294         if (err)
2295                 return err;
2296
2297         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2298         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2299                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2300                 goto err_freesgi;
2301         }
2302         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2303          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2304          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2305          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2306         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2307         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2308         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2309                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2310                 if (desc == NULL) {
2311                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2312                         goto err_freebuddy;
2313                 }
2314                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2315                         goto err_freebuddy;
2316         }
2317
2318         return 0;
2319
2320 err_freebuddy:
2321         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2322         while (i-- > 0)
2323                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2324         i = sbi->s_group_info_size;
2325         while (i-- > 0)
2326                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2327         iput(sbi->s_buddy_cache);
2328 err_freesgi:
2329         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2330         return -ENOMEM;
2331 }
2332
2333 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2334 {
2335         int i;
2336
2337         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2338                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2339                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2340                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2341         }
2342 }
2343
2344 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2345 {
2346         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2347         int slab_size;
2348         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2349         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2350         struct kmem_cache *cachep;
2351
2352         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2353                 return -EINVAL;
2354
2355         if (unlikely(cache_index < 0))
2356                 cache_index = 0;
2357
2358         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2359         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2360                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2361                 return 0;       /* Already created */
2362         }
2363
2364         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2365                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2366
2367         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2368                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2369                                         NULL);
2370
2371         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2372
2373         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2374         if (!cachep) {
2375                 printk(KERN_EMERG
2376                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2377                 return -ENOMEM;
2378         }
2379
2380         return 0;
2381 }
2382
2383 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2384 {
2385         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2386         unsigned i, j;
2387         unsigned offset;
2388         unsigned max;
2389         int ret;
2390
2391         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2392
2393         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2394         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2395                 ret = -ENOMEM;
2396                 goto out;
2397         }
2398
2399         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2400         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2401         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2402                 ret = -ENOMEM;
2403                 goto out;
2404         }
2405
2406         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2407         if (ret < 0)
2408                 goto out;
2409
2410         /* order 0 is regular bitmap */
2411         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2412         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2413
2414         i = 1;
2415         offset = 0;
2416         max = sb->s_blocksize << 2;
2417         do {
2418                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2419                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2420                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2421                 max = max >> 1;
2422                 i++;
2423         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2424
2425         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2426         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2427
2428         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2429         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2430         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2431         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2432         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2433         /*
2434          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2435          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2436          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2437          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2438          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2439          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2440          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2441          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2442          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2443          * which seems reasonable as a default.
2444          */
2445         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2446                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2447         /*
2448          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2449          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2450          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2451          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2452          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2453          * the stripes.
2454          */
2455         if (sbi->s_stripe > 1) {
2456                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2457                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2458         }
2459
2460         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2461         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2462                 ret = -ENOMEM;
2463                 goto out_free_groupinfo_slab;
2464         }
2465         for_each_possible_cpu(i) {
2466                 struct ext4_locality_group *lg;
2467                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2468                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2469                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2470                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2471                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2472         }
2473
2474         /* init file for buddy data */
2475         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2476         if (ret != 0)
2477                 goto out_free_locality_groups;
2478
2479         if (sbi->s_proc)
2480                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2481                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2482
2483         return 0;
2484
2485 out_free_locality_groups:
2486         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2487         sbi->s_locality_groups = NULL;
2488 out_free_groupinfo_slab:
2489         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2490 out:
2491         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2492         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2493         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2494         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2495         return ret;
2496 }
2497
2498 /* need to called with the ext4 group lock held */
2499 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2500 {
2501         struct ext4_prealloc_space *pa;
2502         struct list_head *cur, *tmp;
2503         int count = 0;
2504
2505         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2506                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2507                 list_del(&pa->pa_group_list);
2508                 count++;
2509                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2510         }
2511         if (count)
2512                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2513
2514 }
2515
2516 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2517 {
2518         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2519         ext4_group_t i;
2520         int num_meta_group_infos;
2521         struct ext4_group_info *grinfo;
2522         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2523         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2524
2525         if (sbi->s_proc)
2526                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2527
2528         if (sbi->s_group_info) {
2529                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2530                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2531 #ifdef DOUBLE_CHECK
2532                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2533 #endif
2534                         ext4_lock_group(sb, i);
2535                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2536                         ext4_unlock_group(sb, i);
2537                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2538                 }
2539                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2540                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2541                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2542                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2543                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2544                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2545         }
2546         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2547         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2548         if (sbi->s_buddy_cache)
2549                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2550         if (sbi->s_mb_stats) {
2551                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2552                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2553                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2554                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2555                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2556                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2557                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2558                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2559                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2560                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2561                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2562                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2563                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2564                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2565                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2566                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2567                                 sbi->s_mb_generation_time);
2568                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2569                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2570                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2571                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2572         }
2573
2574         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2575
2576         return 0;
2577 }
2578
2579 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2580                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2581 {
2582         ext4_fsblk_t discard_block;
2583
2584         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2585                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2586         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2587         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2588                         (unsigned long long) discard_block, count);
2589         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2590 }
2591
2592 /*
2593  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2594  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2595  */
2596 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2597                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2598                                     int rc)
2599 {
2600         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2601         struct ext4_buddy e4b;
2602         struct ext4_group_info *db;
2603         int err, count = 0, count2 = 0;
2604
2605         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2606                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2607
2608         if (test_opt(sb, DISCARD))
2609                 ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2610                                    entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2611
2612         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2613         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2614         BUG_ON(err != 0);
2615
2616
2617         db = e4b.bd_info;
2618         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2619         count += entry->efd_count;
2620         count2++;
2621         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2622         /* Take it out of per group rb tree */
2623         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2624         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2625
2626         /*
2627          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2628          * ext4_trim_fs can trim it.
2629          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2630          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2631          */
2632         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2633                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2634
2635         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2636                 /* No more items in the per group rb tree
2637                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2638                  */
2639                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2640                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2641         }
2642         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2643         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2644         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2645
2646         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2647 }
2648
2649 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2650 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2651
2652 static struct dentry *debugfs_dir;
2653 static struct dentry *debugfs_debug;
2654
2655 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2656 {
2657         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2658         if (debugfs_dir)
2659                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2660                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2661                                                   debugfs_dir,
2662                                                   &mb_enable_debug);
2663 }
2664
2665 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2666 {
2667         debugfs_remove(debugfs_debug);
2668         debugfs_remove(debugfs_dir);
2669 }
2670
2671 #else
2672
2673 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2674 {
2675 }
2676
2677 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2678 {
2679 }
2680
2681 #endif
2682
2683 int __init ext4_init_mballoc(void)
2684 {
2685         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2686                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2687         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2688                 return -ENOMEM;
2689
2690         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2691                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2692         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2693                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2694                 return -ENOMEM;
2695         }
2696
2697         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2698                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2699         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2700                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2701                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2702                 return -ENOMEM;
2703         }
2704         ext4_create_debugfs_entry();
2705         return 0;
2706 }
2707
2708 void ext4_exit_mballoc(void)
2709 {
2710         /*
2711          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2712          * before destroying the slab cache.
2713          */
2714         rcu_barrier();
2715         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2716         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2717         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2718         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2719         ext4_remove_debugfs_entry();
2720 }
2721
2722
2723 /*
2724  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2725  * Returns 0 if success or error code
2726  */
2727 static noinline_for_stack int
2728 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2729                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2730 {
2731         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2732         struct ext4_group_desc *gdp;
2733         struct buffer_head *gdp_bh;
2734         struct ext4_sb_info *sbi;
2735         struct super_block *sb;
2736         ext4_fsblk_t block;
2737         int err, len;
2738
2739         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2740         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2741
2742         sb = ac->ac_sb;
2743         sbi = EXT4_SB(sb);
2744
2745         err = -EIO;
2746         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2747         if (!bitmap_bh)
2748                 goto out_err;
2749
2750         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2751         if (err)
2752                 goto out_err;
2753
2754         err = -EIO;
2755         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2756         if (!gdp)
2757                 goto out_err;
2758
2759         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2760                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2761
2762         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2763         if (err)
2764                 goto out_err;
2765
2766         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2767
2768         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2769         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2770                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2771                            "fs metadata", block, block+len);
2772                 /* File system mounted not to panic on error
2773                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2774                  * We leak some of the blocks here.
2775                  */
2776                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2777                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2778                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2779                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2780                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2781                 if (!err)
2782                         err = -EAGAIN;
2783                 goto out_err;
2784         }
2785
2786         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2787 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2788         {
2789                 int i;
2790                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2791                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2792                                                 bitmap_bh->b_data));
2793                 }
2794         }
2795 #endif
2796         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2797                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2798         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2799                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2800                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2801                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2802                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2803         }
2804         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2805         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2806         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh,
2807                                    EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) / 8);
2808         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2809
2810         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2811         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2812         /*
2813          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2814          */
2815         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2816                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2817                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2818                                    reserv_clstrs);
2819
2820         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2821                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2822                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2823                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2824                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2825         }
2826
2827         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2828         if (err)
2829                 goto out_err;
2830         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2831
2832 out_err:
2833         brelse(bitmap_bh);
2834         return err;
2835 }
2836
2837 /*
2838  * here we normalize request for locality group
2839  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2840  * s_strip if we set the same via mount option.
2841  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2842  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2843  *
2844  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2845  */
2846 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2847 {
2848         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2849         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2850
2851         BUG_ON(lg == NULL);
2852         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2853         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2854                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2855 }
2856
2857 /*
2858  * Normalization means making request better in terms of
2859  * size and alignment
2860  */
2861 static noinline_for_stack void
2862 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2863                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2864 {
2865         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2866         int bsbits, max;
2867         ext4_lblk_t end;
2868         loff_t size, start_off;
2869         loff_t orig_size __maybe_unused;
2870         ext4_lblk_t start;
2871         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2872         struct ext4_prealloc_space *pa;
2873
2874         /* do normalize only data requests, metadata requests
2875            do not need preallocation */
2876         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2877                 return;
2878
2879         /* sometime caller may want exact blocks */
2880         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2881                 return;
2882
2883         /* caller may indicate that preallocation isn't
2884          * required (it's a tail, for example) */
2885         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2886                 return;
2887
2888         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2889                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2890                 return ;
2891         }
2892
2893         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2894
2895         /* first, let's learn actual file size
2896          * given current request is allocated */
2897         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
2898         size = size << bsbits;
2899         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2900                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2901         orig_size = size;
2902
2903         /* max size of free chunks */
2904         max = 2 << bsbits;
2905
2906 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2907                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2908
2909         /* first, try to predict filesize */
2910         /* XXX: should this table be tunable? */
2911         start_off = 0;
2912         if (size <= 16 * 1024) {
2913                 size = 16 * 1024;
2914         } else if (size <= 32 * 1024) {
2915                 size = 32 * 1024;
2916         } else if (size <= 64 * 1024) {
2917                 size = 64 * 1024;
2918         } else if (size <= 128 * 1024) {
2919                 size = 128 * 1024;
2920         } else if (size <= 256 * 1024) {
2921                 size = 256 * 1024;
2922         } else if (size <= 512 * 1024) {
2923                 size = 512 * 1024;
2924         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2925                 size = 1024 * 1024;
2926         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2927                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2928                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2929                 size = 2 * 1024 * 1024;
2930         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2931                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2932                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2933                 size = 4 * 1024 * 1024;
2934         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2935                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2936                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2937                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2938                 size = 8 * 1024 * 1024;
2939         } else {
2940                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2941                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2942         }
2943         size = size >> bsbits;
2944         start = start_off >> bsbits;
2945
2946         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
2947         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
2948                 size -= ar->lleft + 1 - start;
2949                 start = ar->lleft + 1;
2950         }
2951         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
2952                 size -= start + size - ar->lright;
2953
2954         end = start + size;
2955
2956         /* check we don't cross already preallocated blocks */
2957         rcu_read_lock();
2958         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2959                 ext4_lblk_t pa_end;
2960
2961                 if (pa->pa_deleted)
2962                         continue;
2963                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2964                 if (pa->pa_deleted) {
2965                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2966                         continue;
2967                 }
2968
2969                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
2970                                                   pa->pa_len);
2971
2972                 /* PA must not overlap original request */
2973                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
2974                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
2975
2976                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
2977                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
2978                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2979                         continue;
2980                 }
2981                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
2982
2983                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
2984                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2985                         BUG_ON(pa_end < start);
2986                         start = pa_end;
2987                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2988                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
2989                         end = pa->pa_lstart;
2990                 }
2991                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
2992         }
2993         rcu_read_unlock();
2994         size = end - start;
2995
2996         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
2997         rcu_read_lock();
2998         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2999                 ext4_lblk_t pa_end;
3000
3001                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3002                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3003                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3004                                                           pa->pa_len);
3005                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3006                 }
3007                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3008         }
3009         rcu_read_unlock();
3010
3011         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3012                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3013                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3014                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3015                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3016                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3017         }
3018         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3019                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3020         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3021
3022         /* now prepare goal request */
3023
3024         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3025          * placement or satisfy big request as is */
3026         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3027         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3028
3029         /* define goal start in order to merge */
3030         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3031                 /* merge to the right */
3032                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3033                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3034                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3035                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3036         }
3037         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3038                 /* merge to the left */
3039                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3040                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3041                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3042                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3043         }
3044
3045         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3046                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3047 }
3048
3049 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3050 {
3051         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3052
3053         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3054                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3055                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3056                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3057                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3058                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3059                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3060                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3061                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3062                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3063                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3064         }
3065
3066         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3067                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3068         else
3069                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3070 }
3071
3072 /*
3073  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3074  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3075  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3076  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3077  */
3078 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3079 {
3080         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3081
3082         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3083                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3084 }
3085
3086 /*
3087  * use blocks preallocated to inode
3088  */
3089 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3090                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3091 {
3092         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3093         ext4_fsblk_t start;
3094         ext4_fsblk_t end;
3095         int len;
3096
3097         /* found preallocated blocks, use them */
3098         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3099         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3100                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3101         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3102         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3103                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3104         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3105         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3106         ac->ac_pa = pa;
3107
3108         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3109         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3110         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3111         pa->pa_free -= len;
3112
3113         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3114 }
3115
3116 /*
3117  * use blocks preallocated to locality group
3118  */
3119 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3120                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3121 {
3122         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3123
3124         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3125                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3126                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3127         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3128         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3129         ac->ac_pa = pa;
3130
3131         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3132          * possible race when the group is being loaded concurrently
3133          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3134          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3135          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3136          */
3137         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3138 }
3139
3140 /*
3141  * Return the prealloc space that have minimal distance
3142  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3143  * space that is having currently known minimal distance
3144  * from the goal block.
3145  */
3146 static struct ext4_prealloc_space *
3147 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3148                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3149                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3150 {
3151         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3152
3153         if (cpa == NULL) {
3154                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3155                 return pa;
3156         }
3157         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3158         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3159
3160         if (cur_distance <= new_distance)
3161                 return cpa;
3162
3163         /* drop the previous reference */
3164         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3165         atomic_inc(&pa->pa_count);
3166         return pa;
3167 }
3168
3169 /*
3170  * search goal blocks in preallocated space
3171  */
3172 static noinline_for_stack int
3173 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3174 {
3175         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3176         int order, i;
3177         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3178         struct ext4_locality_group *lg;
3179         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3180         ext4_fsblk_t goal_block;
3181
3182         /* only data can be preallocated */
3183         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3184                 return 0;
3185
3186         /* first, try per-file preallocation */
3187         rcu_read_lock();
3188         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3189
3190                 /* all fields in this condition don't change,
3191                  * so we can skip locking for them */
3192                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3193                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3194                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3195                         continue;
3196
3197                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3198                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3199                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3200                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3201                         continue;
3202
3203                 /* found preallocated blocks, use them */
3204                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3205                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3206                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3207                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3208                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3209                         ac->ac_criteria = 10;
3210                         rcu_read_unlock();
3211                         return 1;
3212                 }
3213                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3214         }
3215         rcu_read_unlock();
3216
3217         /* can we use group allocation? */
3218         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3219                 return 0;
3220
3221         /* inode may have no locality group for some reason */
3222         lg = ac->ac_lg;
3223         if (lg == NULL)
3224                 return 0;
3225         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3226         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3227                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3228                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3229
3230         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3231         /*
3232          * search for the prealloc space that is having
3233          * minimal distance from the goal block.
3234          */
3235         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3236                 rcu_read_lock();
3237                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3238                                         pa_inode_list) {
3239                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3240                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3241                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3242
3243                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3244                                                                 pa, cpa);
3245                         }
3246                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3247                 }
3248                 rcu_read_unlock();
3249         }
3250         if (cpa) {
3251                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3252                 ac->ac_criteria = 20;
3253                 return 1;
3254         }
3255         return 0;
3256 }
3257
3258 /*
3259  * the function goes through all block freed in the group
3260  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3261  * buddy must be generated from this bitmap
3262  * Need to be called with the ext4 group lock held
3263  */
3264 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3265                                                 ext4_group_t group)
3266 {
3267         struct rb_node *n;
3268         struct ext4_group_info *grp;
3269         struct ext4_free_data *entry;
3270
3271         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3272         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3273
3274         while (n) {
3275                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3276                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3277                 n = rb_next(n);
3278         }
3279         return;
3280 }
3281
3282 /*
3283  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3284  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3285  * Need to be called with ext4 group lock held
3286  */
3287 static noinline_for_stack
3288 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3289                                         ext4_group_t group)
3290 {
3291         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3292         struct ext4_prealloc_space *pa;
3293         struct list_head *cur;
3294         ext4_group_t groupnr;
3295         ext4_grpblk_t start;
3296         int preallocated = 0;
3297         int len;
3298
3299         /* all form of preallocation discards first load group,
3300          * so the only competing code is preallocation use.
3301          * we don't need any locking here
3302          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3303          * otherwise we could leave used blocks available for
3304          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3305          * is dropping preallocation
3306          */
3307         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3308                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3309                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3310                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3311                                              &groupnr, &start);
3312                 len = pa->pa_len;
3313                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3314                 if (unlikely(len == 0))
3315                         continue;
3316                 BUG_ON(groupnr != group);
3317                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3318                 preallocated += len;
3319         }
3320         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3321 }
3322
3323 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3324 {
3325         struct ext4_prealloc_space *pa;
3326         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3327         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3328 }
3329
3330 /*
3331  * drops a reference to preallocated space descriptor
3332  * if this was the last reference and the space is consumed
3333  */
3334 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3335                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3336 {
3337         ext4_group_t grp;
3338         ext4_fsblk_t grp_blk;
3339
3340         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3341                 return;
3342
3343         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3344         spin_lock(&pa->pa_lock);
3345         if (pa->pa_deleted == 1) {
3346                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3347                 return;
3348         }
3349
3350         pa->pa_deleted = 1;
3351         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3352
3353         grp_blk = pa->pa_pstart;
3354         /*
3355          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3356          * next group when pa is used up
3357          */
3358         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3359                 grp_blk--;
3360
3361         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3362
3363         /*
3364          * possible race:
3365          *
3366          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3367          *                                      find block B in PA
3368          *  copy on-disk bitmap to buddy
3369          *                                      mark B in on-disk bitmap
3370          *                                      drop PA from group
3371          *  mark all PAs in buddy
3372          *
3373          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3374          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3375          * against that pair
3376          */
3377         ext4_lock_group(sb, grp);
3378         list_del(&pa->pa_group_list);
3379         ext4_unlock_group(sb, grp);
3380
3381         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3382         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3383         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3384
3385         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3386 }
3387
3388 /*
3389  * creates new preallocated space for given inode
3390  */
3391 static noinline_for_stack int
3392 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3393 {
3394         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3395         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3396         struct ext4_prealloc_space *pa;
3397         struct ext4_group_info *grp;
3398         struct ext4_inode_info *ei;
3399
3400         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3401         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3402         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3403         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3404
3405         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3406         if (pa == NULL)
3407                 return -ENOMEM;
3408
3409         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3410                 int winl;
3411                 int wins;
3412                 int win;
3413                 int offs;
3414
3415                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3416                  * so, found space must get proper lstart
3417                  * to cover original request */
3418                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3419                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3420
3421                 /* we're limited by original request in that
3422                  * logical block must be covered any way
3423                  * winl is window we can move our chunk within */
3424                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3425
3426                 /* also, we should cover whole original request */
3427                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3428
3429                 /* the smallest one defines real window */
3430                 win = min(winl, wins);
3431
3432                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3433                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3434                 if (offs && offs < win)
3435                         win = offs;
3436
3437                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3438                         EXT4_B2C(sbi, win);
3439                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3440                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3441         }
3442
3443         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3444          * allocated blocks for history */
3445         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3446
3447         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3448         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3449         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3450         pa->pa_free = pa->pa_len;
3451         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3452         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3453         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3454         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3455         pa->pa_deleted = 0;
3456         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3457
3458         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3459                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3460         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3461
3462         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3463         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3464
3465         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3466         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3467
3468         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3469         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3470
3471         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3472         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3473         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3474
3475         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3476         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3477         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3478
3479         return 0;
3480 }
3481
3482 /*
3483  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3484  */
3485 static noinline_for_stack int
3486 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3487 {
3488         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3489         struct ext4_locality_group *lg;
3490         struct ext4_prealloc_space *pa;
3491         struct ext4_group_info *grp;
3492
3493         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3494         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3495         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3496         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3497
3498         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3499         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3500         if (pa == NULL)
3501                 return -ENOMEM;
3502
3503         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3504          * allocated blocks for history */
3505         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3506
3507         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3508         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3509         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3510         pa->pa_free = pa->pa_len;
3511         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3512         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3513         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3514         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3515         pa->pa_deleted = 0;
3516         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3517
3518         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3519                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3520         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3521
3522         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3523         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3524
3525         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3526         lg = ac->ac_lg;
3527         BUG_ON(lg == NULL);
3528
3529         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3530         pa->pa_inode = NULL;
3531
3532         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3533         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3534         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3535
3536         /*
3537          * We will later add the new pa to the right bucket
3538          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3539          */
3540         return 0;
3541 }
3542
3543 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3544 {
3545         int err;
3546
3547         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3548                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3549         else
3550                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3551         return err;
3552 }
3553
3554 /*
3555  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3556  * in-core bitmap and buddy.
3557  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3558  * nobody else can find/use it.
3559  * the caller MUST hold group/inode locks.
3560  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3561  */
3562 static noinline_for_stack int
3563 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3564                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3565 {
3566         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3567         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3568         unsigned int end;
3569         unsigned int next;
3570         ext4_group_t group;
3571         ext4_grpblk_t bit;
3572         unsigned long long grp_blk_start;
3573         int err = 0;
3574         int free = 0;
3575
3576         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3577         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3578         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3579         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3580         end = bit + pa->pa_len;
3581
3582         while (bit < end) {
3583                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3584                 if (bit >= end)
3585                         break;
3586                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3587                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3588                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3589                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3590                 free += next - bit;
3591
3592                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3593                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3594                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3595                                                next - bit);
3596                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3597                 bit = next + 1;
3598         }
3599         if (free != pa->pa_free) {
3600                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3601                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3602                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3603                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3604                          (unsigned long) pa->pa_len);
3605                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3606                                         free, pa->pa_free);
3607                 /*
3608                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3609                  * from the bitmap and continue.
3610                  */
3611         }
3612         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3613
3614         return err;
3615 }
3616
3617 static noinline_for_stack int
3618 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3619                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3620 {
3621         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3622         ext4_group_t group;
3623         ext4_grpblk_t bit;
3624
3625         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3626         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3627         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3628         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3629         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3630         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3631         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3632
3633         return 0;
3634 }
3635
3636 /*
3637  * releases all preallocations in given group
3638  *
3639  * first, we need to decide discard policy:
3640  * - when do we discard
3641  *   1) ENOSPC
3642  * - how many do we discard
3643  *   1) how many requested
3644  */
3645 static noinline_for_stack int
3646 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3647                                         ext4_group_t group, int needed)
3648 {
3649         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3650         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3651         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3652         struct list_head list;
3653         struct ext4_buddy e4b;
3654         int err;
3655         int busy = 0;
3656         int free = 0;
3657
3658         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3659
3660         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3661                 return 0;
3662
3663         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3664         if (bitmap_bh == NULL) {
3665                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3666                 return 0;
3667         }
3668
3669         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3670         if (err) {
3671                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3672                 put_bh(bitmap_bh);
3673                 return 0;
3674         }
3675
3676         if (needed == 0)
3677                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3678
3679         INIT_LIST_HEAD(&list);
3680 repeat:
3681         ext4_lock_group(sb, group);
3682         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3683                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3684                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3685                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3686                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3687                         busy = 1;
3688                         continue;
3689                 }
3690                 if (pa->pa_deleted) {
3691                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3692                         continue;
3693                 }
3694
3695                 /* seems this one can be freed ... */
3696                 pa->pa_deleted = 1;
3697
3698                 /* we can trust pa_free ... */
3699                 free += pa->pa_free;
3700
3701                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3702
3703                 list_del(&pa->pa_group_list);
3704                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3705         }
3706
3707         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3708         if (free < needed && busy) {
3709                 busy = 0;
3710                 ext4_unlock_group(sb, group);
3711                 /*
3712                  * Yield the CPU here so that we don't get soft lockup
3713                  * in non preempt case.
3714                  */
3715                 yield();
3716                 goto repeat;
3717         }
3718
3719         /* found anything to free? */
3720         if (list_empty(&list)) {
3721                 BUG_ON(free != 0);
3722                 goto out;
3723         }
3724
3725         /* now free all selected PAs */
3726         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3727
3728                 /* remove from object (inode or locality group) */
3729                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3730                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3731                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3732
3733                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3734                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3735                 else
3736                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3737
3738                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3739                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3740         }
3741
3742 out:
3743         ext4_unlock_group(sb, group);
3744         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3745         put_bh(bitmap_bh);
3746         return free;
3747 }
3748
3749 /*
3750  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3751  *
3752  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3753  * We don't want another block to be served from the prealloc
3754  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3755  *
3756  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3757  */
3758 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3759 {
3760         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3761         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3762         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3763         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3764         ext4_group_t group = 0;
3765         struct list_head list;
3766         struct ext4_buddy e4b;
3767         int err;
3768
3769         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3770                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3771                 return;
3772         }
3773
3774         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3775         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3776
3777         INIT_LIST_HEAD(&list);
3778
3779 repeat:
3780         /* first, collect all pa's in the inode */
3781         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3782         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3783                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3784                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3785                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3786                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3787                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3788                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3789                          * use preallocation while we're discarding it */
3790                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3791                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3792                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3793                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3794                         WARN_ON(1);
3795                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3796                         goto repeat;
3797
3798                 }
3799                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3800                         pa->pa_deleted = 1;
3801                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3802                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3803                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3804                         continue;
3805                 }
3806
3807                 /* someone is deleting pa right now */
3808                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3809                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3810
3811                 /* we have to wait here because pa_deleted
3812                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3813                  * the list. as we might be called from
3814                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3815                  * and concurrent thread which is unlinking
3816                  * pa from inode's list may access already
3817                  * freed memory, bad-bad-bad */
3818
3819                 /* XXX: if this happens too often, we can
3820                  * add a flag to force wait only in case
3821                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3822                  * regular truncate */
3823                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3824                 goto repeat;
3825         }
3826         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3827
3828         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3829                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3830                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3831
3832                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3833                 if (err) {
3834                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3835                                         group);
3836                         continue;
3837                 }
3838
3839                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3840                 if (bitmap_bh == NULL) {
3841                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3842                                         group);
3843                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3844                         continue;
3845                 }
3846
3847                 ext4_lock_group(sb, group);
3848                 list_del(&pa->pa_group_list);
3849                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3850                 ext4_unlock_group(sb, group);
3851
3852                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3853                 put_bh(bitmap_bh);
3854
3855                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3856                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3857         }
3858 }
3859
3860 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3861 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3862 {
3863         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3864         ext4_group_t ngroups, i;
3865
3866         if (!mb_enable_debug ||
3867             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3868                 return;
3869
3870         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
3871                         " Allocation context details:");
3872         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
3873                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3874         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
3875                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3876                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
3877                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3878                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3879                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3880                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3881                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3882                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3883                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3884                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3885                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3886                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3887                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3888                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3889                         (int)ac->ac_criteria);
3890         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%lu scanned, %d found",
3891                  ac->ac_ex_scanned, ac->ac_found);
3892         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
3893         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3894         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3895                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3896                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3897                 ext4_grpblk_t start;
3898                 struct list_head *cur;
3899                 ext4_lock_group(sb, i);
3900                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3901                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3902                                         pa_group_list);
3903                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3904                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3905                                                      NULL, &start);
3906                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3907                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3908                                start, pa->pa_len);
3909                 }
3910                 ext4_unlock_group(sb, i);
3911
3912                 if (grp->bb_free == 0)
3913                         continue;
3914                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3915                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3916         }
3917         printk(KERN_ERR "\n");
3918 }
3919 #else
3920 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3921 {
3922         return;
3923 }
3924 #endif
3925
3926 /*
3927  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3928  * file is determined by the current size or the resulting size after
3929  * allocation which ever is larger
3930  *
3931  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3932  */
3933 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3934 {
3935         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3936         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3937         loff_t size, isize;
3938
3939         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3940                 return;
3941
3942         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3943                 return;
3944
3945         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3946         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3947                 >> bsbits;
3948
3949         if ((size == isize) &&
3950             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3951             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3952                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3953                 return;
3954         }
3955
3956         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
3957                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3958                 return;
3959         }
3960
3961         /* don't use group allocation for large files */
3962         size = max(size, isize);
3963         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
3964                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3965                 return;
3966         }
3967
3968         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
3969         /*
3970          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
3971          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
3972          * request from multiple CPUs.
3973          */
3974         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
3975
3976         /* we're going to use group allocation */
3977         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
3978
3979         /* serialize all allocations in the group */
3980         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
3981 }
3982
3983 static noinline_for_stack int
3984 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
3985                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3986 {
3987         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
3988         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3989         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
3990         ext4_group_t group;
3991         unsigned int len;
3992         ext4_fsblk_t goal;
3993         ext4_grpblk_t block;
3994
3995         /* we can't allocate > group size */
3996         len = ar->len;
3997
3998         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
3999         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 10)
4000                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 10;
4001
4002         /* start searching from the goal */
4003         goal = ar->goal;
4004         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4005                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4006                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4007         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4008
4009         /* set up allocation goals */
4010         memset(ac, 0, sizeof(struct ext4_allocation_context));
4011         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical & ~(sbi->s_cluster_ratio - 1);
4012         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4013         ac->ac_sb = sb;
4014         ac->ac_inode = ar->inode;
4015         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4016         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4017         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4018         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4019         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4020         ac->ac_flags = ar->flags;
4021
4022         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4023          * locality group. this is a policy, actually */
4024         ext4_mb_group_or_file(ac);
4025
4026         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4027                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4028                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4029                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4030                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4031                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4032                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4033         return 0;
4034
4035 }
4036
4037 static noinline_for_stack void
4038 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4039                                         struct ext4_locality_group *lg,
4040                                         int order, int total_entries)
4041 {
4042         ext4_group_t group = 0;
4043         struct ext4_buddy e4b;
4044         struct list_head discard_list;
4045         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4046
4047         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4048
4049         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4050
4051         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4052         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4053                                                 pa_inode_list) {
4054                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4055                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4056                         /*
4057                          * This is the pa that we just used
4058                          * for block allocation. So don't
4059                          * free that
4060                          */
4061                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4062                         continue;
4063                 }
4064                 if (pa->pa_deleted) {
4065                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4066                         continue;
4067                 }
4068                 /* only lg prealloc space */
4069                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4070
4071                 /* seems this one can be freed ... */
4072                 pa->pa_deleted = 1;
4073                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4074
4075                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4076                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4077
4078                 total_entries--;
4079                 if (total_entries <= 5) {
4080                         /*
4081                          * we want to keep only 5 entries
4082                          * allowing it to grow to 8. This
4083                          * mak sure we don't call discard
4084                          * soon for this list.
4085                          */
4086                         break;
4087                 }
4088         }
4089         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4090
4091         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4092
4093                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4094                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4095                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4096                                         group);
4097                         continue;
4098                 }
4099                 ext4_lock_group(sb, group);
4100                 list_del(&pa->pa_group_list);
4101                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4102                 ext4_unlock_group(sb, group);
4103
4104                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4105                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4106                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4107         }
4108 }
4109
4110 /*
4111  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4112  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4113  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4114  *
4115  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4116  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4117  */
4118
4119 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4120 {
4121         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4122         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4123         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4124         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4125
4126         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4127         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4128                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4129                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4130         /* Add the prealloc space to lg */
4131         rcu_read_lock();
4132         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4133                                                 pa_inode_list) {
4134                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4135                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4136                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4137                         continue;
4138                 }
4139                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4140                         /* Add to the tail of the previous entry */
4141                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4142                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4143                         added = 1;
4144                         /*
4145                          * we want to count the total
4146                          * number of entries in the list
4147                          */
4148                 }
4149                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4150                 lg_prealloc_count++;
4151         }
4152         if (!added)
4153                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4154                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4155         rcu_read_unlock();
4156
4157         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4158         if (lg_prealloc_count > 8) {
4159                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4160                                                 order, lg_prealloc_count);
4161                 return;
4162         }
4163         return ;
4164 }
4165
4166 /*
4167  * release all resource we used in allocation
4168  */
4169 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4170 {
4171         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4172         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4173         if (pa) {
4174                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4175                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4176                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4177                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4178                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4179                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4180                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4181                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4182                 }
4183         }
4184         if (pa) {
4185                 /*
4186                  * We want to add the pa to the right bucket.
4187                  * Remove it from the list and while adding
4188                  * make sure the list to which we are adding
4189                  * doesn't grow big.
4190                  */
4191                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4192                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4193                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4194                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4195                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4196                 }
4197                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4198         }
4199         if (ac->ac_bitmap_page)
4200                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4201         if (ac->ac_buddy_page)
4202                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4203         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4204                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4205         ext4_mb_collect_stats(ac);
4206         return 0;
4207 }
4208
4209 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4210 {
4211         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4212         int ret;
4213         int freed = 0;
4214
4215         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4216         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4217                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4218                 freed += ret;
4219                 needed -= ret;
4220         }
4221
4222         return freed;
4223 }
4224
4225 /*
4226  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4227  * it tries to use preallocation first, then falls back
4228  * to usual allocation
4229  */
4230 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4231                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4232 {
4233         int freed;
4234         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4235         struct ext4_sb_info *sbi;
4236         struct super_block *sb;
4237         ext4_fsblk_t block = 0;
4238         unsigned int inquota = 0;
4239         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4240
4241         sb = ar->inode->i_sb;
4242         sbi = EXT4_SB(sb);
4243
4244         trace_ext4_request_blocks(ar);
4245
4246         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4247         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4248                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4249
4250         /*
4251          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4252          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4253          * reserved when data being copied into pagecache.
4254          */
4255         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4256                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4257         else {
4258                 /* Without delayed allocation we need to verify
4259                  * there is enough free blocks to do block allocation
4260                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4261                  */
4262                 while (ar->len &&
4263                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4264
4265                         /* let others to free the space */
4266                         yield();
4267                         ar->len = ar->len >> 1;
4268                 }
4269                 if (!ar->len) {
4270                         *errp = -ENOSPC;
4271                         return 0;
4272                 }
4273                 reserv_clstrs = ar->len;
4274                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4275                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4276                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4277                 } else {
4278                         while (ar->len &&
4279                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4280                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4281
4282                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4283                                 ar->len--;
4284                         }
4285                 }
4286                 inquota = ar->len;
4287                 if (ar->len == 0) {
4288                         *errp = -EDQUOT;
4289                         goto out;
4290                 }
4291         }
4292
4293         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4294         if (!ac) {
4295                 ar->len = 0;
4296                 *errp = -ENOMEM;
4297                 goto out;
4298         }
4299
4300         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4301         if (*errp) {
4302                 ar->len = 0;
4303                 goto out;
4304         }
4305
4306         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4307         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4308                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4309                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4310 repeat:
4311                 /* allocate space in core */
4312                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4313                 if (*errp)
4314                         goto errout;
4315
4316                 /* as we've just preallocated more space than
4317                  * user requested orinally, we store allocated
4318                  * space in a special descriptor */
4319                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4320                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4321                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4322         }
4323         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4324                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4325                 if (*errp == -EAGAIN) {
4326                         /*
4327                          * drop the reference that we took
4328                          * in ext4_mb_use_best_found
4329                          */
4330                         ext4_mb_release_context(ac);
4331                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4332                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4333                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4334                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4335                         goto repeat;
4336                 } else if (*errp)
4337                 errout:
4338                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4339                 else {
4340                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4341                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4342                 }
4343         } else {
4344                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4345                 if (freed)
4346                         goto repeat;
4347                 *errp = -ENOSPC;
4348         }
4349
4350         if (*errp) {
4351                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4352                 ar->len = 0;
4353                 ext4_mb_show_ac(ac);
4354         }
4355         ext4_mb_release_context(ac);
4356 out:
4357         if (ac)
4358                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4359         if (inquota && ar->len < inquota)
4360                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4361         if (!ar->len) {
4362                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4363                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4364                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4365                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4366                                                 reserv_clstrs);
4367         }
4368
4369         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4370
4371         return block;
4372 }
4373
4374 /*
4375  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4376  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4377  * AND the blocks are associated with the same group.
4378  */
4379 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4380                         struct ext4_free_data *entry2)
4381 {
4382         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4383             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4384             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4385                 return 1;
4386         return 0;
4387 }
4388
4389 static noinline_for_stack int
4390 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4391                       struct ext4_free_data *new_entry)
4392 {
4393         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4394         ext4_grpblk_t cluster;
4395         struct ext4_free_data *entry;
4396         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4397         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4398         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4399         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4400         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4401
4402         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4403         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4404         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4405
4406         new_node = &new_entry->efd_node;
4407         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4408
4409         if (!*n) {
4410                 /* first free block exent. We need to
4411                    protect buddy cache from being freed,
4412                  * otherwise we'll refresh it from
4413                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4414                  * blocks */
4415                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4416                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4417         }
4418         while (*n) {
4419                 parent = *n;
4420                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4421                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4422                         n = &(*n)->rb_left;
4423                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4424                         n = &(*n)->rb_right;
4425                 else {
4426                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4427                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4428                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4429                                 "Block already on to-be-freed list");
4430                         return 0;
4431                 }
4432         }
4433
4434         rb_link_node(new_node, parent, n);
4435         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4436
4437         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4438         node = rb_prev(new_node);
4439         if (node) {
4440                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4441                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4442                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4443                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4444                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4445                         ext4_journal_callback_del(handle, &entry->efd_jce);
4446                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4447                 }
4448         }
4449
4450         node = rb_next(new_node);
4451         if (node) {
4452                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4453                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4454                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4455                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4456                         ext4_journal_callback_del(handle, &entry->efd_jce);
4457                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4458                 }
4459         }
4460         /* Add the extent to transaction's private list */
4461         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4462                                   &new_entry->efd_jce);
4463         return 0;
4464 }
4465
4466 /**
4467  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4468  * @handle:             handle for this transaction
4469  * @inode:              inode
4470  * @block:              start physical block to free
4471  * @count:              number of blocks to count
4472  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4473  */
4474 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4475                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4476                       unsigned long count, int flags)
4477 {
4478         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4479         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4480         struct ext4_group_desc *gdp;
4481         unsigned long freed = 0;
4482         unsigned int overflow;
4483         ext4_grpblk_t bit;
4484         struct buffer_head *gd_bh;
4485         ext4_group_t block_group;
4486         struct ext4_sb_info *sbi;
4487         struct ext4_buddy e4b;
4488         unsigned int count_clusters;
4489         int err = 0;
4490         int ret;
4491
4492         if (bh) {
4493                 if (block)
4494                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4495                 else
4496                         block = bh->b_blocknr;
4497         }
4498
4499         sbi = EXT4_SB(sb);
4500         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4501             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4502                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4503                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4504                 goto error_return;
4505         }
4506
4507         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4508         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4509
4510         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4511                 struct buffer_head *tbh = bh;
4512                 int i;
4513
4514                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4515
4516                 for (i = 0; i < count; i++) {
4517                         if (!bh)
4518                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4519                                                         block + i);
4520                         if (unlikely(!tbh))
4521                                 continue;
4522                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4523                                     inode, tbh, block + i);
4524                 }
4525         }
4526
4527         /*
4528          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4529          * after the transaction is committed, which we can do by
4530          * treating the block as metadata, below.  We make an
4531          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4532          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4533          */
4534         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4535                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4536
4537         /*
4538          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4539          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4540          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4541          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4542          * requested to avoid doing so.
4543          */
4544         overflow = block & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4545         if (overflow) {
4546                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4547                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4548                         block += overflow;
4549                         if (count > overflow)
4550                                 count -= overflow;
4551                         else
4552                                 return;
4553                 } else {
4554                         block -= overflow;
4555                         count += overflow;
4556                 }
4557         }
4558         overflow = count & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4559         if (overflow) {
4560                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4561                         if (count > overflow)
4562                                 count -= overflow;
4563                         else
4564                                 return;
4565                 } else
4566                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4567         }
4568
4569 do_more:
4570         overflow = 0;
4571         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4572
4573         /*
4574          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4575          * boundary.
4576          */
4577         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4578                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4579                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4580                 count -= overflow;
4581         }
4582         count_clusters = EXT4_B2C(sbi, count);
4583         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4584         if (!bitmap_bh) {
4585                 err = -EIO;
4586                 goto error_return;
4587         }
4588         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4589         if (!gdp) {
4590                 err = -EIO;
4591                 goto error_return;
4592         }
4593
4594         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4595             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4596             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4597                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4598             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4599                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4600
4601                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4602                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4603                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4604                 goto error_return;
4605         }
4606
4607         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4608         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4609         if (err)
4610                 goto error_return;
4611
4612         /*
4613          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4614          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4615          * using it
4616          */
4617         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4618         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4619         if (err)
4620                 goto error_return;
4621 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4622         {
4623                 int i;
4624                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4625                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4626         }
4627 #endif
4628         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4629
4630         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4631         if (err)
4632                 goto error_return;
4633
4634         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4635                 struct ext4_free_data *new_entry;
4636                 /*
4637                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4638                  * be used until this transaction is committed
4639                  */
4640                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4641                 if (!new_entry) {
4642                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4643                         err = -ENOMEM;
4644                         goto error_return;
4645                 }
4646                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4647                 new_entry->efd_group = block_group;
4648                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4649                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4650
4651                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4652                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4653                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4654         } else {
4655                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4656                  * with group lock held. generate_buddy look at
4657                  * them with group lock_held
4658                  */
4659                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4660                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4661                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4662         }
4663
4664         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4665         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4666         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh,
4667                                    EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) / 8);
4668         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4669         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4670         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4671
4672         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4673                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4674                 atomic_add(count_clusters,
4675                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4676         }
4677
4678         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4679
4680         freed += count;
4681
4682         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4683                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4684
4685         /* We dirtied the bitmap block */
4686         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4687         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4688
4689         /* And the group descriptor block */
4690         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4691         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4692         if (!err)
4693                 err = ret;
4694
4695         if (overflow && !err) {
4696                 block += count;
4697                 count = overflow;
4698                 put_bh(bitmap_bh);
4699                 goto do_more;
4700         }
4701 error_return:
4702         brelse(bitmap_bh);
4703         ext4_std_error(sb, err);
4704         return;
4705 }
4706
4707 /**
4708  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4709  * @handle:                     handle to this transaction
4710  * @sb:                         super block
4711  * @block:                      start physcial block to add to the block group
4712  * @count:                      number of blocks to free
4713  *
4714  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4715  */
4716 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4717                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4718 {
4719         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4720         struct buffer_head *gd_bh;
4721         ext4_group_t block_group;
4722         ext4_grpblk_t bit;
4723         unsigned int i;
4724         struct ext4_group_desc *desc;
4725         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4726         struct ext4_buddy e4b;
4727         int err = 0, ret, blk_free_count;
4728         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4729
4730         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4731
4732         if (count == 0)
4733                 return 0;
4734
4735         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4736         /*
4737          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4738          * boundary.
4739          */
4740         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4741                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4742                              block_group);
4743                 err = -EINVAL;
4744                 goto error_return;
4745         }
4746
4747         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4748         if (!bitmap_bh) {
4749                 err = -EIO;
4750                 goto error_return;
4751         }
4752
4753         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4754         if (!desc) {
4755                 err = -EIO;
4756                 goto error_return;
4757         }
4758
4759         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4760             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4761             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4762             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4763                      sbi->s_itb_per_group)) {
4764                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4765                            "Block = %llu, count = %lu",
4766                            block, count);
4767                 err = -EINVAL;
4768                 goto error_return;
4769         }
4770
4771         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4772         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4773         if (err)
4774                 goto error_return;
4775
4776         /*
4777          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4778          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4779          * using it
4780          */
4781         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4782         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4783         if (err)
4784                 goto error_return;
4785
4786         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4787                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4788                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4789                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4790                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4791                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4792                 } else {
4793                         blocks_freed++;
4794                 }
4795         }
4796
4797         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4798         if (err)
4799                 goto error_return;
4800
4801         /*
4802          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4803          * with group lock held. generate_buddy look at
4804          * them with group lock_held
4805          */
4806         ext4_lock_group(sb, block_group);
4807         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4808         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4809         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4810         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4811         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh,
4812                                    EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) / 8);
4813         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
4814         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4815         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4816                            EXT4_B2C(sbi, blocks_freed));
4817
4818         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4819                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4820                 atomic_add(EXT4_B2C(sbi, blocks_freed),
4821                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4822         }
4823
4824         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4825
4826         /* We dirtied the bitmap block */
4827         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4828         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4829
4830         /* And the group descriptor block */
4831         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4832         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4833         if (!err)
4834                 err = ret;
4835
4836 error_return:
4837         brelse(bitmap_bh);
4838         ext4_std_error(sb, err);
4839         return err;
4840 }
4841
4842 /**
4843  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4844  * @sb:         super block for the file system
4845  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
4846  * @count:      number of blocks to TRIM
4847  * @group:      alloc. group we are working with
4848  * @e4b:        ext4 buddy for the group
4849  *
4850  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
4851  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
4852  * be called with under the group lock.
4853  */
4854 static void ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
4855                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
4856 {
4857         struct ext4_free_extent ex;
4858
4859         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
4860
4861         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
4862
4863         ex.fe_start = start;
4864         ex.fe_group = group;
4865         ex.fe_len = count;
4866
4867         /*
4868          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
4869          * being trimmed.
4870          */
4871         mb_mark_used(e4b, &ex);
4872         ext4_unlock_group(sb, group);
4873         ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
4874         ext4_lock_group(sb, group);
4875         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
4876 }
4877
4878 /**
4879  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
4880  * @sb:                 super block for file system
4881  * @group:              group to be trimmed
4882  * @start:              first group block to examine
4883  * @max:                last group block to examine
4884  * @minblocks:          minimum extent block count
4885  *
4886  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
4887  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
4888  * the extent.
4889  *
4890  *
4891  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
4892  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
4893  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
4894  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
4895  */
4896 static ext4_grpblk_t
4897 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
4898                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
4899                    ext4_grpblk_t minblocks)
4900 {
4901         void *bitmap;
4902         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
4903         struct ext4_buddy e4b;
4904         int ret;
4905
4906         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
4907
4908         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4909         if (ret) {
4910                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
4911                                 "information for %u", group);
4912                 return ret;
4913         }
4914         bitmap = e4b.bd_bitmap;
4915
4916         ext4_lock_group(sb, group);
4917         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
4918             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
4919                 goto out;
4920
4921         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
4922                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
4923
4924         while (start <= max) {
4925                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
4926                 if (start > max)
4927                         break;
4928                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
4929
4930                 if ((next - start) >= minblocks) {
4931                         ext4_trim_extent(sb, start,
4932                                          next - start, group, &e4b);
4933                         count += next - start;
4934                 }
4935                 free_count += next - start;
4936                 start = next + 1;
4937
4938                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4939                         count = -ERESTARTSYS;
4940                         break;
4941                 }
4942
4943                 if (need_resched()) {
4944                         ext4_unlock_group(sb, group);
4945                         cond_resched();
4946                         ext4_lock_group(sb, group);
4947                 }
4948
4949                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
4950                         break;
4951         }
4952
4953         if (!ret)
4954                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
4955 out:
4956         ext4_unlock_group(sb, group);
4957         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4958
4959         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
4960                 count, group);
4961
4962         return count;
4963 }
4964
4965 /**
4966  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
4967  * @sb:                 superblock for filesystem
4968  * @range:              fstrim_range structure
4969  *
4970  * start:       First Byte to trim
4971  * len:         number of Bytes to trim from start
4972  * minlen:      minimum extent length in Bytes
4973  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
4974  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
4975  * is invoked to trim all free space.
4976  */
4977 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
4978 {
4979         struct ext4_group_info *grp;
4980         ext4_group_t group, first_group, last_group;
4981         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
4982         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
4983         ext4_fsblk_t first_data_blk =
4984                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
4985         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
4986         int ret = 0;
4987
4988         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
4989         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
4990         minlen = range->minlen >> sb->s_blocksize_bits;
4991
4992         if (unlikely(minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) ||
4993             unlikely(start >= max_blks))
4994                 return -EINVAL;
4995         if (end >= max_blks)
4996                 end = max_blks - 1;
4997         if (end <= first_data_blk)
4998                 goto out;
4999         if (start < first_data_blk)
5000                 start = first_data_blk;
5001
5002         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5003         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5004                                      &first_group, &first_cluster);
5005         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5006                                      &last_group, &last_cluster);
5007
5008         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5009         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5010
5011         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5012                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5013                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5014                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5015                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5016                         if (ret)
5017                                 break;
5018                 }
5019
5020                 /*
5021                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5022                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5023                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5024                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5025                  */
5026                 if (group == last_group)
5027                         end = last_cluster;
5028
5029                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5030                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5031                                                 end, minlen);
5032                         if (cnt < 0) {
5033                                 ret = cnt;
5034                                 break;
5035                         }
5036                         trimmed += cnt;
5037                 }
5038
5039                 /*
5040                  * For every group except the first one, we are sure
5041                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5042                  */
5043                 first_cluster = 0;
5044         }
5045
5046         if (!ret)
5047                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5048
5049 out:
5050         range->len = trimmed * sb->s_blocksize;
5051         return ret;
5052 }