ca376e7d716aab614f2e58b822ad051e44167e14
[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/slab.h>
28 #include <trace/events/ext4.h>
29
30 /*
31  * MUSTDO:
32  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
33  *   - search for metadata in few groups
34  *
35  * TODO v4:
36  *   - normalization should take into account whether file is still open
37  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
38  *   - don't normalize tails
39  *   - quota
40  *   - reservation for superuser
41  *
42  * TODO v3:
43  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
44  *   - track min/max extents in each group for better group selection
45  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
46  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
47  *   - error handling
48  */
49
50 /*
51  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
52  * near to the goal(block) value specified.
53  *
54  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
55  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
56  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
57  * would have after allocation, or the current file size, which ever
58  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
59  * select to use the group preallocation. The default value of
60  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
61  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
62  * terms of number of blocks.
63  *
64  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
65  * ensure that we have small files closer together on the disk.
66  *
67  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
68  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
69  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
70  * represented as:
71  *
72  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
73  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
74  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
75  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
76  *
77  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
78  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
79  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
80  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
81  *
82  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
83  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
84  * pa_free.
85  *
86  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
87  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
88  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
89  *
90  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
91  *
92  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
93  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
94  *
95  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
96  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
97  *
98  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
99  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
100  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
101  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
102  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
103  * we can access them through the page cache. The information regarding
104  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
105  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
106  * inode as:
107  *
108  *  {                        page                        }
109  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
110  *
111  *
112  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
113  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
114  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
115  * which is blocks_per_page/2
116  *
117  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
118  * away when the filesystem is unmounted.
119  *
120  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
121  * to locate that many free blocks we return with additional information
122  * regarding rest of the contiguous physical block available
123  *
124  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
125  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
126  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
127  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
128  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
129  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
130  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
131  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
132  * 512 blocks. This can be tuned via
133  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
134  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
135  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
136  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
137  * greater than the default mb_group_prealloc.
138  *
139  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
140  *
141  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
142  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
143  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
144  *
145  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
146  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
147  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
148  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
149  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
150  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
151  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
152  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
153  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
154  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
155  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
156  * the group specified as the goal value in allocation context via
157  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
158  * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
159  * checked.
160  *
161  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
162  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
163  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
164  * subsequent request.
165  */
166
167 /*
168  * mballoc operates on the following data:
169  *  - on-disk bitmap
170  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
171  *  - preallocation descriptors (PAs)
172  *
173  * there are two types of preallocations:
174  *  - inode
175  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
176  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
177  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
178  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
179  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
180  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
181  *    also means that freeing any block within descriptor's range
182  *    must discard all preallocated blocks.
183  *  - locality group
184  *    assigned to specific locality group which does not translate to
185  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
186  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
187  *    it's consumed from the beginning to the end.
188  *
189  * relation between them can be expressed as:
190  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
191  *
192  * this mean blocks mballoc considers used are:
193  *  - allocated blocks (persistent)
194  *  - preallocated blocks (non-persistent)
195  *
196  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
197  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
198  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
199  *
200  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
201  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
202  *
203  * all operations can be expressed as:
204  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
205  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
206  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
207  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
208  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
209  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
210  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
211  *        is used in real operation because we can't know actual used
212  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
213  *
214  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
215  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
216  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
217  * the following knowledge:
218  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
219  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
220  *     nobody can re-allocate that block
221  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
222  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
223  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
224  *     block
225  *
226  * so, now we're building a concurrency table:
227  *  - init buddy vs.
228  *    - new PA
229  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
230  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
231  *    - use inode PA
232  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
233  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
234  *    - discard inode PA
235  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
236  *    - use locality group PA
237  *      again PA-=N must be serialized with init
238  *    - discard locality group PA
239  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
240  *  - new PA vs.
241  *    - use inode PA
242  *      i_data_sem serializes them
243  *    - discard inode PA
244  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
245  *    - use locality group PA
246  *      some mutex should serialize them
247  *    - discard locality group PA
248  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
249  *  - use inode PA
250  *    - use inode PA
251  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
252  *    - discard inode PA
253  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
254  *    - use locality group PA
255  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
256  *    - discard locality group PA
257  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
258  *
259  * now we're ready to make few consequences:
260  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
261  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
262  *  - PA changes only after on-disk bitmap
263  *  - discard must not compete with init. either init is done before
264  *    any discard or they're serialized somehow
265  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
266  *
267  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
268  * in this case, but we should care about concurrent init
269  *
270  */
271
272  /*
273  * Logic in few words:
274  *
275  *  - allocation:
276  *    load group
277  *    find blocks
278  *    mark bits in on-disk bitmap
279  *    release group
280  *
281  *  - use preallocation:
282  *    find proper PA (per-inode or group)
283  *    load group
284  *    mark bits in on-disk bitmap
285  *    release group
286  *    release PA
287  *
288  *  - free:
289  *    load group
290  *    mark bits in on-disk bitmap
291  *    release group
292  *
293  *  - discard preallocations in group:
294  *    mark PAs deleted
295  *    move them onto local list
296  *    load on-disk bitmap
297  *    load group
298  *    remove PA from object (inode or locality group)
299  *    mark free blocks in-core
300  *
301  *  - discard inode's preallocations:
302  */
303
304 /*
305  * Locking rules
306  *
307  * Locks:
308  *  - bitlock on a group        (group)
309  *  - object (inode/locality)   (object)
310  *  - per-pa lock               (pa)
311  *
312  * Paths:
313  *  - new pa
314  *    object
315  *    group
316  *
317  *  - find and use pa:
318  *    pa
319  *
320  *  - release consumed pa:
321  *    pa
322  *    group
323  *    object
324  *
325  *  - generate in-core bitmap:
326  *    group
327  *        pa
328  *
329  *  - discard all for given object (inode, locality group):
330  *    object
331  *        pa
332  *    group
333  *
334  *  - discard all for given group:
335  *    group
336  *        pa
337  *    group
338  *        object
339  *
340  */
341 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
342 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
343 static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;
344
345 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
346  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
347  * each unique s_blocksize_bits */
348 #define NR_GRPINFO_CACHES 8
349 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
350
351 static const char *ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
352         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
353         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
354         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
355 };
356
357 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
358                                         ext4_group_t group);
359 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
360                                                 ext4_group_t group);
361 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
362                                 struct ext4_journal_cb_entry *jce, int rc);
363
364 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
365 {
366 #if BITS_PER_LONG == 64
367         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
368         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
369 #elif BITS_PER_LONG == 32
370         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
371         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
372 #else
373 #error "how many bits you are?!"
374 #endif
375         return addr;
376 }
377
378 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
379 {
380         /*
381          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
382          * needs unsigned long aligned address
383          */
384         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
385         return ext4_test_bit(bit, addr);
386 }
387
388 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
389 {
390         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
391         ext4_set_bit(bit, addr);
392 }
393
394 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
395 {
396         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
397         ext4_clear_bit(bit, addr);
398 }
399
400 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
401 {
402         int fix = 0, ret, tmpmax;
403         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
404         tmpmax = max + fix;
405         start += fix;
406
407         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
408         if (ret > max)
409                 return max;
410         return ret;
411 }
412
413 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
414 {
415         int fix = 0, ret, tmpmax;
416         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
417         tmpmax = max + fix;
418         start += fix;
419
420         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
421         if (ret > max)
422                 return max;
423         return ret;
424 }
425
426 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
427 {
428         char *bb;
429
430         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
431         BUG_ON(max == NULL);
432
433         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
434                 *max = 0;
435                 return NULL;
436         }
437
438         /* at order 0 we see each particular block */
439         if (order == 0) {
440                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
441                 return e4b->bd_bitmap;
442         }
443
444         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
445         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
446
447         return bb;
448 }
449
450 #ifdef DOUBLE_CHECK
451 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
452                            int first, int count)
453 {
454         int i;
455         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
456
457         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
458                 return;
459         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
460         for (i = 0; i < count; i++) {
461                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
462                         ext4_fsblk_t blocknr;
463
464                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
465                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
466                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
467                                               inode ? inode->i_ino : 0,
468                                               blocknr,
469                                               "freeing block already freed "
470                                               "(bit %u)",
471                                               first + i);
472                 }
473                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
474         }
475 }
476
477 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
478 {
479         int i;
480
481         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
482                 return;
483         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
484         for (i = 0; i < count; i++) {
485                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
486                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
487         }
488 }
489
490 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
491 {
492         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
493                 unsigned char *b1, *b2;
494                 int i;
495                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
496                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
497                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
498                         if (b1[i] != b2[i]) {
499                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
500                                          "corruption in group %u "
501                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
502                                          "on disk/prealloc",
503                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
504                                 BUG();
505                         }
506                 }
507         }
508 }
509
510 #else
511 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
512                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
513 {
514         return;
515 }
516 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
517                                                 int first, int count)
518 {
519         return;
520 }
521 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
522 {
523         return;
524 }
525 #endif
526
527 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
528
529 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
530 do {                                                                    \
531         if (!(assert)) {                                                \
532                 printk(KERN_EMERG                                       \
533                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
534                         function, file, line, # assert);                \
535                 BUG();                                                  \
536         }                                                               \
537 } while (0)
538
539 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
540                                 const char *function, int line)
541 {
542         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
543         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
544         int max;
545         int max2;
546         int i;
547         int j;
548         int k;
549         int count;
550         struct ext4_group_info *grp;
551         int fragments = 0;
552         int fstart;
553         struct list_head *cur;
554         void *buddy;
555         void *buddy2;
556
557         {
558                 static int mb_check_counter;
559                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
560                         return 0;
561         }
562
563         while (order > 1) {
564                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
565                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
566                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
567                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
568                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
569                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
570
571                 count = 0;
572                 for (i = 0; i < max; i++) {
573
574                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
575                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
576                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
577                                         MB_CHECK_ASSERT(
578                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
579                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
580                                         MB_CHECK_ASSERT(
581                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
582                                 }
583                                 continue;
584                         }
585
586                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
587                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
588                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
589
590                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
591                                 k = (i * (1 << order)) + j;
592                                 MB_CHECK_ASSERT(
593                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
594                         }
595                         count++;
596                 }
597                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
598                 order--;
599         }
600
601         fstart = -1;
602         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
603         for (i = 0; i < max; i++) {
604                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
605                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
606                         if (fstart == -1) {
607                                 fragments++;
608                                 fstart = i;
609                         }
610                         continue;
611                 }
612                 fstart = -1;
613                 /* check used bits only */
614                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
615                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
616                         k = i >> j;
617                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
618                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
619                 }
620         }
621         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
622         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
623
624         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
625         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
626                 ext4_group_t groupnr;
627                 struct ext4_prealloc_space *pa;
628                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
629                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
630                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
631                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
632                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
633         }
634         return 0;
635 }
636 #undef MB_CHECK_ASSERT
637 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
638                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
639 #else
640 #define mb_check_buddy(e4b)
641 #endif
642
643 /*
644  * Divide blocks started from @first with length @len into
645  * smaller chunks with power of 2 blocks.
646  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
647  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
648  */
649 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
650                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
651                                         struct ext4_group_info *grp)
652 {
653         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
654         ext4_grpblk_t min;
655         ext4_grpblk_t max;
656         ext4_grpblk_t chunk;
657         unsigned short border;
658
659         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
660
661         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
662
663         while (len > 0) {
664                 /* find how many blocks can be covered since this position */
665                 max = ffs(first | border) - 1;
666
667                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
668                 min = fls(len) - 1;
669
670                 if (max < min)
671                         min = max;
672                 chunk = 1 << min;
673
674                 /* mark multiblock chunks only */
675                 grp->bb_counters[min]++;
676                 if (min > 0)
677                         mb_clear_bit(first >> min,
678                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
679
680                 len -= chunk;
681                 first += chunk;
682         }
683 }
684
685 /*
686  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
687  * group.
688  */
689 static void
690 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
691 {
692         int i;
693         int bits;
694
695         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
696
697         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
698         for (i = bits; i >= 0; i--) {
699                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
700                         grp->bb_largest_free_order = i;
701                         break;
702                 }
703         }
704 }
705
706 static noinline_for_stack
707 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
708                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
709 {
710         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
711         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
712         ext4_grpblk_t i = 0;
713         ext4_grpblk_t first;
714         ext4_grpblk_t len;
715         unsigned free = 0;
716         unsigned fragments = 0;
717         unsigned long long period = get_cycles();
718
719         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
720          * of on-disk bitmap and preallocations */
721         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
722         grp->bb_first_free = i;
723         while (i < max) {
724                 fragments++;
725                 first = i;
726                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
727                 len = i - first;
728                 free += len;
729                 if (len > 1)
730                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
731                 else
732                         grp->bb_counters[0]++;
733                 if (i < max)
734                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
735         }
736         grp->bb_fragments = fragments;
737
738         if (free != grp->bb_free) {
739                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
740                                       "%u clusters in bitmap, %u in gd",
741                                       free, grp->bb_free);
742                 /*
743                  * If we intent to continue, we consider group descritor
744                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
745                  */
746                 grp->bb_free = free;
747         }
748         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
749
750         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
751
752         period = get_cycles() - period;
753         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
754         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
755         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
756         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
757 }
758
759 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
760  * for convenience. The information regarding each group
761  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
762  * block bitmap and buddy information. The information are
763  * stored in the inode as
764  *
765  * {                        page                        }
766  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
767  *
768  *
769  * one block each for bitmap and buddy information.
770  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
771  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
772  * So it can have information regarding groups_per_page which
773  * is blocks_per_page/2
774  *
775  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
776  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
777  */
778
779 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
780 {
781         ext4_group_t ngroups;
782         int blocksize;
783         int blocks_per_page;
784         int groups_per_page;
785         int err = 0;
786         int i;
787         ext4_group_t first_group, group;
788         int first_block;
789         struct super_block *sb;
790         struct buffer_head *bhs;
791         struct buffer_head **bh = NULL;
792         struct inode *inode;
793         char *data;
794         char *bitmap;
795         struct ext4_group_info *grinfo;
796
797         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
798
799         inode = page->mapping->host;
800         sb = inode->i_sb;
801         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
802         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
803         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
804
805         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
806         if (groups_per_page == 0)
807                 groups_per_page = 1;
808
809         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
810         if (groups_per_page > 1) {
811                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
812                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
813                 if (bh == NULL) {
814                         err = -ENOMEM;
815                         goto out;
816                 }
817         } else
818                 bh = &bhs;
819
820         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
821
822         /* read all groups the page covers into the cache */
823         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
824                 if (group >= ngroups)
825                         break;
826
827                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
828                 /*
829                  * If page is uptodate then we came here after online resize
830                  * which added some new uninitialized group info structs, so
831                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
832                  * which may be currently in use by an allocating task.
833                  */
834                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
835                         bh[i] = NULL;
836                         continue;
837                 }
838                 if (!(bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group))) {
839                         err = -ENOMEM;
840                         goto out;
841                 }
842                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
843         }
844
845         /* wait for I/O completion */
846         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
847                 if (bh[i] && ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i])) {
848                         err = -EIO;
849                         goto out;
850                 }
851         }
852
853         first_block = page->index * blocks_per_page;
854         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
855                 int group;
856
857                 group = (first_block + i) >> 1;
858                 if (group >= ngroups)
859                         break;
860
861                 if (!bh[group - first_group])
862                         /* skip initialized uptodate buddy */
863                         continue;
864
865                 /*
866                  * data carry information regarding this
867                  * particular group in the format specified
868                  * above
869                  *
870                  */
871                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
872                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
873
874                 /*
875                  * We place the buddy block and bitmap block
876                  * close together
877                  */
878                 if ((first_block + i) & 1) {
879                         /* this is block of buddy */
880                         BUG_ON(incore == NULL);
881                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
882                                 group, page->index, i * blocksize);
883                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
884                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
885                         grinfo->bb_fragments = 0;
886                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
887                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
888                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
889                         /*
890                          * incore got set to the group block bitmap below
891                          */
892                         ext4_lock_group(sb, group);
893                         /* init the buddy */
894                         memset(data, 0xff, blocksize);
895                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
896                         ext4_unlock_group(sb, group);
897                         incore = NULL;
898                 } else {
899                         /* this is block of bitmap */
900                         BUG_ON(incore != NULL);
901                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
902                                 group, page->index, i * blocksize);
903                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
904
905                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
906                         ext4_lock_group(sb, group);
907                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
908
909                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
910                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
911                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
912                         ext4_unlock_group(sb, group);
913
914                         /* set incore so that the buddy information can be
915                          * generated using this
916                          */
917                         incore = data;
918                 }
919         }
920         SetPageUptodate(page);
921
922 out:
923         if (bh) {
924                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
925                         brelse(bh[i]);
926                 if (bh != &bhs)
927                         kfree(bh);
928         }
929         return err;
930 }
931
932 /*
933  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
934  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
935  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
936  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
937  */
938 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
939                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
940 {
941         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
942         int block, pnum, poff;
943         int blocks_per_page;
944         struct page *page;
945
946         e4b->bd_buddy_page = NULL;
947         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
948
949         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
950         /*
951          * the buddy cache inode stores the block bitmap
952          * and buddy information in consecutive blocks.
953          * So for each group we need two blocks.
954          */
955         block = group * 2;
956         pnum = block / blocks_per_page;
957         poff = block % blocks_per_page;
958         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
959         if (!page)
960                 return -EIO;
961         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
962         e4b->bd_bitmap_page = page;
963         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
964
965         if (blocks_per_page >= 2) {
966                 /* buddy and bitmap are on the same page */
967                 return 0;
968         }
969
970         block++;
971         pnum = block / blocks_per_page;
972         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
973         if (!page)
974                 return -EIO;
975         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
976         e4b->bd_buddy_page = page;
977         return 0;
978 }
979
980 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
981 {
982         if (e4b->bd_bitmap_page) {
983                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
984                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
985         }
986         if (e4b->bd_buddy_page) {
987                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
988                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
989         }
990 }
991
992 /*
993  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
994  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
995  * calling this routine!
996  */
997 static noinline_for_stack
998 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
999 {
1000
1001         struct ext4_group_info *this_grp;
1002         struct ext4_buddy e4b;
1003         struct page *page;
1004         int ret = 0;
1005
1006         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1007         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1008         /*
1009          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1010          * page which map to the group from which we are already
1011          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1012          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1013          * would have pinned buddy page to page cache.
1014          */
1015         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b);
1016         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1017                 /*
1018                  * somebody initialized the group
1019                  * return without doing anything
1020                  */
1021                 goto err;
1022         }
1023
1024         page = e4b.bd_bitmap_page;
1025         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1026         if (ret)
1027                 goto err;
1028         if (!PageUptodate(page)) {
1029                 ret = -EIO;
1030                 goto err;
1031         }
1032         mark_page_accessed(page);
1033
1034         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1035                 /*
1036                  * If both the bitmap and buddy are in
1037                  * the same page we don't need to force
1038                  * init the buddy
1039                  */
1040                 ret = 0;
1041                 goto err;
1042         }
1043         /* init buddy cache */
1044         page = e4b.bd_buddy_page;
1045         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap);
1046         if (ret)
1047                 goto err;
1048         if (!PageUptodate(page)) {
1049                 ret = -EIO;
1050                 goto err;
1051         }
1052         mark_page_accessed(page);
1053 err:
1054         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1055         return ret;
1056 }
1057
1058 /*
1059  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1060  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1061  * calling this routine!
1062  */
1063 static noinline_for_stack int
1064 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1065                                         struct ext4_buddy *e4b)
1066 {
1067         int blocks_per_page;
1068         int block;
1069         int pnum;
1070         int poff;
1071         struct page *page;
1072         int ret;
1073         struct ext4_group_info *grp;
1074         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1075         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1076
1077         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1078
1079         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1080         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1081
1082         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1083         e4b->bd_info = grp;
1084         e4b->bd_sb = sb;
1085         e4b->bd_group = group;
1086         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1087         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1088
1089         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1090                 /*
1091                  * we need full data about the group
1092                  * to make a good selection
1093                  */
1094                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1095                 if (ret)
1096                         return ret;
1097         }
1098
1099         /*
1100          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1101          * and buddy information in consecutive blocks.
1102          * So for each group we need two blocks.
1103          */
1104         block = group * 2;
1105         pnum = block / blocks_per_page;
1106         poff = block % blocks_per_page;
1107
1108         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1109          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1110         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1111         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1112                 if (page)
1113                         /*
1114                          * drop the page reference and try
1115                          * to get the page with lock. If we
1116                          * are not uptodate that implies
1117                          * somebody just created the page but
1118                          * is yet to initialize the same. So
1119                          * wait for it to initialize.
1120                          */
1121                         page_cache_release(page);
1122                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1123                 if (page) {
1124                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1125                         if (!PageUptodate(page)) {
1126                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1127                                 if (ret) {
1128                                         unlock_page(page);
1129                                         goto err;
1130                                 }
1131                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1132                                                (poff * sb->s_blocksize));
1133                         }
1134                         unlock_page(page);
1135                 }
1136         }
1137         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1138                 ret = -EIO;
1139                 goto err;
1140         }
1141         e4b->bd_bitmap_page = page;
1142         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1143         mark_page_accessed(page);
1144
1145         block++;
1146         pnum = block / blocks_per_page;
1147         poff = block % blocks_per_page;
1148
1149         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1150         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1151                 if (page)
1152                         page_cache_release(page);
1153                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1154                 if (page) {
1155                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1156                         if (!PageUptodate(page)) {
1157                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1158                                 if (ret) {
1159                                         unlock_page(page);
1160                                         goto err;
1161                                 }
1162                         }
1163                         unlock_page(page);
1164                 }
1165         }
1166         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1167                 ret = -EIO;
1168                 goto err;
1169         }
1170         e4b->bd_buddy_page = page;
1171         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1172         mark_page_accessed(page);
1173
1174         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1175         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1176
1177         return 0;
1178
1179 err:
1180         if (page)
1181                 page_cache_release(page);
1182         if (e4b->bd_bitmap_page)
1183                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1184         if (e4b->bd_buddy_page)
1185                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1186         e4b->bd_buddy = NULL;
1187         e4b->bd_bitmap = NULL;
1188         return ret;
1189 }
1190
1191 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1192 {
1193         if (e4b->bd_bitmap_page)
1194                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1195         if (e4b->bd_buddy_page)
1196                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1197 }
1198
1199
1200 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1201 {
1202         int order = 1;
1203         void *bb;
1204
1205         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1206         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1207
1208         bb = e4b->bd_buddy;
1209         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1210                 block = block >> 1;
1211                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1212                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1213                         return order;
1214                 }
1215                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1216                 order++;
1217         }
1218         return 0;
1219 }
1220
1221 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1222 {
1223         __u32 *addr;
1224
1225         len = cur + len;
1226         while (cur < len) {
1227                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1228                         /* fast path: clear whole word at once */
1229                         addr = bm + (cur >> 3);
1230                         *addr = 0;
1231                         cur += 32;
1232                         continue;
1233                 }
1234                 mb_clear_bit(cur, bm);
1235                 cur++;
1236         }
1237 }
1238
1239 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1240 {
1241         __u32 *addr;
1242
1243         len = cur + len;
1244         while (cur < len) {
1245                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1246                         /* fast path: set whole word at once */
1247                         addr = bm + (cur >> 3);
1248                         *addr = 0xffffffff;
1249                         cur += 32;
1250                         continue;
1251                 }
1252                 mb_set_bit(cur, bm);
1253                 cur++;
1254         }
1255 }
1256
1257 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1258                           int first, int count)
1259 {
1260         int block = 0;
1261         int max = 0;
1262         int order;
1263         void *buddy;
1264         void *buddy2;
1265         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1266
1267         BUG_ON(first + count > (sb->s_blocksize << 3));
1268         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1269         mb_check_buddy(e4b);
1270         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1271
1272         e4b->bd_info->bb_free += count;
1273         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1274                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1275
1276         /* let's maintain fragments counter */
1277         if (first != 0)
1278                 block = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1279         if (first + count < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1280                 max = !mb_test_bit(first + count, e4b->bd_bitmap);
1281         if (block && max)
1282                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1283         else if (!block && !max)
1284                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1285
1286         /* let's maintain buddy itself */
1287         while (count-- > 0) {
1288                 block = first++;
1289                 order = 0;
1290
1291                 if (!mb_test_bit(block, e4b->bd_bitmap)) {
1292                         ext4_fsblk_t blocknr;
1293
1294                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1295                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), block);
1296                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1297                                               inode ? inode->i_ino : 0,
1298                                               blocknr,
1299                                               "freeing already freed block "
1300                                               "(bit %u)", block);
1301                 }
1302                 mb_clear_bit(block, e4b->bd_bitmap);
1303                 e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1304
1305                 /* start of the buddy */
1306                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1307
1308                 do {
1309                         block &= ~1UL;
1310                         if (mb_test_bit(block, buddy) ||
1311                                         mb_test_bit(block + 1, buddy))
1312                                 break;
1313
1314                         /* both the buddies are free, try to coalesce them */
1315                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order + 1, &max);
1316
1317                         if (!buddy2)
1318                                 break;
1319
1320                         if (order > 0) {
1321                                 /* for special purposes, we don't set
1322                                  * free bits in bitmap */
1323                                 mb_set_bit(block, buddy);
1324                                 mb_set_bit(block + 1, buddy);
1325                         }
1326                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1327                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1328
1329                         block = block >> 1;
1330                         order++;
1331                         e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1332
1333                         mb_clear_bit(block, buddy2);
1334                         buddy = buddy2;
1335                 } while (1);
1336         }
1337         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1338         mb_check_buddy(e4b);
1339 }
1340
1341 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int order, int block,
1342                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1343 {
1344         int next = block;
1345         int max;
1346         void *buddy;
1347
1348         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1349         BUG_ON(ex == NULL);
1350
1351         buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1352         BUG_ON(buddy == NULL);
1353         BUG_ON(block >= max);
1354         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1355                 ex->fe_len = 0;
1356                 ex->fe_start = 0;
1357                 ex->fe_group = 0;
1358                 return 0;
1359         }
1360
1361         /* FIXME dorp order completely ? */
1362         if (likely(order == 0)) {
1363                 /* find actual order */
1364                 order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1365                 block = block >> order;
1366         }
1367
1368         ex->fe_len = 1 << order;
1369         ex->fe_start = block << order;
1370         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1371
1372         /* calc difference from given start */
1373         next = next - ex->fe_start;
1374         ex->fe_len -= next;
1375         ex->fe_start += next;
1376
1377         while (needed > ex->fe_len &&
1378                (buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1379
1380                 if (block + 1 >= max)
1381                         break;
1382
1383                 next = (block + 1) * (1 << order);
1384                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1385                         break;
1386
1387                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1388
1389                 block = next >> order;
1390                 ex->fe_len += 1 << order;
1391         }
1392
1393         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1394         return ex->fe_len;
1395 }
1396
1397 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1398 {
1399         int ord;
1400         int mlen = 0;
1401         int max = 0;
1402         int cur;
1403         int start = ex->fe_start;
1404         int len = ex->fe_len;
1405         unsigned ret = 0;
1406         int len0 = len;
1407         void *buddy;
1408
1409         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1410         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1411         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1412         mb_check_buddy(e4b);
1413         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1414
1415         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1416         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1417                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1418
1419         /* let's maintain fragments counter */
1420         if (start != 0)
1421                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1422         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1423                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1424         if (mlen && max)
1425                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1426         else if (!mlen && !max)
1427                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1428
1429         /* let's maintain buddy itself */
1430         while (len) {
1431                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1432
1433                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1434                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1435                         mlen = 1 << ord;
1436                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1437                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1438                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1439                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1440                         start += mlen;
1441                         len -= mlen;
1442                         BUG_ON(len < 0);
1443                         continue;
1444                 }
1445
1446                 /* store for history */
1447                 if (ret == 0)
1448                         ret = len | (ord << 16);
1449
1450                 /* we have to split large buddy */
1451                 BUG_ON(ord <= 0);
1452                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1453                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1454                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1455
1456                 ord--;
1457                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1458                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1459                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1460                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1461                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1462                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1463         }
1464         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1465
1466         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1467         mb_check_buddy(e4b);
1468
1469         return ret;
1470 }
1471
1472 /*
1473  * Must be called under group lock!
1474  */
1475 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1476                                         struct ext4_buddy *e4b)
1477 {
1478         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1479         int ret;
1480
1481         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1482         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1483
1484         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1485         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1486         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1487
1488         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1489          * allocated blocks for history */
1490         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1491
1492         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1493         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1494         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1495
1496         /*
1497          * take the page reference. We want the page to be pinned
1498          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1499          * group until we update the bitmap. That would mean we
1500          * double allocate blocks. The reference is dropped
1501          * in ext4_mb_release_context
1502          */
1503         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1504         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1505         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1506         get_page(ac->ac_buddy_page);
1507         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1508         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1509                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1510                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1511                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1512                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1513         }
1514 }
1515
1516 /*
1517  * regular allocator, for general purposes allocation
1518  */
1519
1520 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1521                                         struct ext4_buddy *e4b,
1522                                         int finish_group)
1523 {
1524         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1525         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1526         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1527         struct ext4_free_extent ex;
1528         int max;
1529
1530         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1531                 return;
1532         /*
1533          * We don't want to scan for a whole year
1534          */
1535         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1536                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1537                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1538                 return;
1539         }
1540
1541         /*
1542          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1543          */
1544         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1545                 return;
1546
1547         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1548                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1549                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1550                  * when it was found (within this lock-unlock
1551                  * period or not) */
1552                 max = mb_find_extent(e4b, 0, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1553                 if (max >= gex->fe_len) {
1554                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1555                         return;
1556                 }
1557         }
1558 }
1559
1560 /*
1561  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1562  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1563  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1564  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1565  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1566  * mballoc can't find good enough extent.
1567  *
1568  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1569  */
1570 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1571                                         struct ext4_free_extent *ex,
1572                                         struct ext4_buddy *e4b)
1573 {
1574         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1575         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1576
1577         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1578         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1579         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1580         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1581
1582         ac->ac_found++;
1583
1584         /*
1585          * The special case - take what you catch first
1586          */
1587         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1588                 *bex = *ex;
1589                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1590                 return;
1591         }
1592
1593         /*
1594          * Let's check whether the chuck is good enough
1595          */
1596         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1597                 *bex = *ex;
1598                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1599                 return;
1600         }
1601
1602         /*
1603          * If this is first found extent, just store it in the context
1604          */
1605         if (bex->fe_len == 0) {
1606                 *bex = *ex;
1607                 return;
1608         }
1609
1610         /*
1611          * If new found extent is better, store it in the context
1612          */
1613         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1614                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1615                  * larger than previous best one is better */
1616                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1617                         *bex = *ex;
1618         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1619                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1620                  * an extent that still satisfy the request, but is
1621                  * smaller than previous one */
1622                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1623                         *bex = *ex;
1624         }
1625
1626         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1627 }
1628
1629 static noinline_for_stack
1630 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1631                                         struct ext4_buddy *e4b)
1632 {
1633         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1634         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1635         int max;
1636         int err;
1637
1638         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1639         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1640         if (err)
1641                 return err;
1642
1643         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1644         max = mb_find_extent(e4b, 0, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1645
1646         if (max > 0) {
1647                 ac->ac_b_ex = ex;
1648                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1649         }
1650
1651         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1652         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1653
1654         return 0;
1655 }
1656
1657 static noinline_for_stack
1658 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1659                                 struct ext4_buddy *e4b)
1660 {
1661         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1662         int max;
1663         int err;
1664         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1665         struct ext4_free_extent ex;
1666
1667         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1668                 return 0;
1669
1670         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1671         if (err)
1672                 return err;
1673
1674         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1675         max = mb_find_extent(e4b, 0, ac->ac_g_ex.fe_start,
1676                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1677
1678         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1679                 ext4_fsblk_t start;
1680
1681                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1682                         ex.fe_start;
1683                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1684                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1685                         ac->ac_found++;
1686                         ac->ac_b_ex = ex;
1687                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1688                 }
1689         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1690                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1691                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1692                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1693                 ac->ac_found++;
1694                 ac->ac_b_ex = ex;
1695                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1696         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1697                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1698                  * number of blocks to an existing extent */
1699                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1700                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1701                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1702                 ac->ac_found++;
1703                 ac->ac_b_ex = ex;
1704                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1705         }
1706         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1707         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1708
1709         return 0;
1710 }
1711
1712 /*
1713  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1714  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1715  */
1716 static noinline_for_stack
1717 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1718                                         struct ext4_buddy *e4b)
1719 {
1720         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1721         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1722         void *buddy;
1723         int i;
1724         int k;
1725         int max;
1726
1727         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1728         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1729                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1730                         continue;
1731
1732                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1733                 BUG_ON(buddy == NULL);
1734
1735                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1736                 BUG_ON(k >= max);
1737
1738                 ac->ac_found++;
1739
1740                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1741                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1742                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1743
1744                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1745
1746                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1747
1748                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1749                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1750
1751                 break;
1752         }
1753 }
1754
1755 /*
1756  * The routine scans the group and measures all found extents.
1757  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1758  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1759  */
1760 static noinline_for_stack
1761 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1762                                         struct ext4_buddy *e4b)
1763 {
1764         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1765         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1766         struct ext4_free_extent ex;
1767         int i;
1768         int free;
1769
1770         free = e4b->bd_info->bb_free;
1771         BUG_ON(free <= 0);
1772
1773         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1774
1775         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1776                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1777                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1778                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1779                         /*
1780                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1781                          * free blocks even though group info says we
1782                          * we have free blocks
1783                          */
1784                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1785                                         "%d free clusters as per "
1786                                         "group info. But bitmap says 0",
1787                                         free);
1788                         break;
1789                 }
1790
1791                 mb_find_extent(e4b, 0, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1792                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1793                 if (free < ex.fe_len) {
1794                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1795                                         "%d free clusters as per "
1796                                         "group info. But got %d blocks",
1797                                         free, ex.fe_len);
1798                         /*
1799                          * The number of free blocks differs. This mostly
1800                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1801                          * without claiming the space.
1802                          */
1803                         break;
1804                 }
1805
1806                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1807
1808                 i += ex.fe_len;
1809                 free -= ex.fe_len;
1810         }
1811
1812         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1813 }
1814
1815 /*
1816  * This is a special case for storages like raid5
1817  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1818  */
1819 static noinline_for_stack
1820 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1821                                  struct ext4_buddy *e4b)
1822 {
1823         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1824         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1825         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1826         struct ext4_free_extent ex;
1827         ext4_fsblk_t first_group_block;
1828         ext4_fsblk_t a;
1829         ext4_grpblk_t i;
1830         int max;
1831
1832         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1833
1834         /* find first stripe-aligned block in group */
1835         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1836
1837         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1838         do_div(a, sbi->s_stripe);
1839         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1840
1841         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1842                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1843                         max = mb_find_extent(e4b, 0, i, sbi->s_stripe, &ex);
1844                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1845                                 ac->ac_found++;
1846                                 ac->ac_b_ex = ex;
1847                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1848                                 break;
1849                         }
1850                 }
1851                 i += sbi->s_stripe;
1852         }
1853 }
1854
1855 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1856 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1857                                 ext4_group_t group, int cr)
1858 {
1859         unsigned free, fragments;
1860         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1861         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1862
1863         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1864
1865         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1866         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1867                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1868                 if (ret)
1869                         return 0;
1870         }
1871
1872         free = grp->bb_free;
1873         fragments = grp->bb_fragments;
1874         if (free == 0)
1875                 return 0;
1876         if (fragments == 0)
1877                 return 0;
1878
1879         switch (cr) {
1880         case 0:
1881                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
1882
1883                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
1884                         return 0;
1885
1886                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1887                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1888                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1889                     ((group % flex_size) == 0))
1890                         return 0;
1891
1892                 return 1;
1893         case 1:
1894                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1895                         return 1;
1896                 break;
1897         case 2:
1898                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1899                         return 1;
1900                 break;
1901         case 3:
1902                 return 1;
1903         default:
1904                 BUG();
1905         }
1906
1907         return 0;
1908 }
1909
1910 static noinline_for_stack int
1911 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
1912 {
1913         ext4_group_t ngroups, group, i;
1914         int cr;
1915         int err = 0;
1916         struct ext4_sb_info *sbi;
1917         struct super_block *sb;
1918         struct ext4_buddy e4b;
1919
1920         sb = ac->ac_sb;
1921         sbi = EXT4_SB(sb);
1922         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1923         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
1924         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
1925                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
1926
1927         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1928
1929         /* first, try the goal */
1930         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
1931         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1932                 goto out;
1933
1934         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
1935                 goto out;
1936
1937         /*
1938          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
1939          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
1940          * try exact allocation using buddy.
1941          */
1942         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
1943         ac->ac_2order = 0;
1944         /*
1945          * We search using buddy data only if the order of the request
1946          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
1947          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
1948          */
1949         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
1950                 /*
1951                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
1952                  */
1953                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
1954                         ac->ac_2order = i - 1;
1955         }
1956
1957         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
1958         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1959                 /* TBD: may be hot point */
1960                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1961                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
1962                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
1963                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1964         }
1965
1966         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
1967         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
1968         /*
1969          * cr == 0 try to get exact allocation,
1970          * cr == 3  try to get anything
1971          */
1972 repeat:
1973         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
1974                 ac->ac_criteria = cr;
1975                 /*
1976                  * searching for the right group start
1977                  * from the goal value specified
1978                  */
1979                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1980
1981                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
1982                         if (group == ngroups)
1983                                 group = 0;
1984
1985                         /* This now checks without needing the buddy page */
1986                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
1987                                 continue;
1988
1989                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
1990                         if (err)
1991                                 goto out;
1992
1993                         ext4_lock_group(sb, group);
1994
1995                         /*
1996                          * We need to check again after locking the
1997                          * block group
1998                          */
1999                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2000                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2001                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2002                                 continue;
2003                         }
2004
2005                         ac->ac_groups_scanned++;
2006                         if (cr == 0)
2007                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2008                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2009                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2010                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2011                         else
2012                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2013
2014                         ext4_unlock_group(sb, group);
2015                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2016
2017                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2018                                 break;
2019                 }
2020         }
2021
2022         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2023             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2024                 /*
2025                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2026                  * the best chunk we've found so far
2027                  */
2028
2029                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2030                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2031                         /*
2032                          * Someone more lucky has already allocated it.
2033                          * The only thing we can do is just take first
2034                          * found block(s)
2035                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2036                          */
2037                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2038                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2039                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2040                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2041                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2042                         cr = 3;
2043                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2044                         goto repeat;
2045                 }
2046         }
2047 out:
2048         return err;
2049 }
2050
2051 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2052 {
2053         struct super_block *sb = seq->private;
2054         ext4_group_t group;
2055
2056         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2057                 return NULL;
2058         group = *pos + 1;
2059         return (void *) ((unsigned long) group);
2060 }
2061
2062 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2063 {
2064         struct super_block *sb = seq->private;
2065         ext4_group_t group;
2066
2067         ++*pos;
2068         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2069                 return NULL;
2070         group = *pos + 1;
2071         return (void *) ((unsigned long) group);
2072 }
2073
2074 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2075 {
2076         struct super_block *sb = seq->private;
2077         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2078         int i;
2079         int err, buddy_loaded = 0;
2080         struct ext4_buddy e4b;
2081         struct ext4_group_info *grinfo;
2082         struct sg {
2083                 struct ext4_group_info info;
2084                 ext4_grpblk_t counters[16];
2085         } sg;
2086
2087         group--;
2088         if (group == 0)
2089                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2090                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2091                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2092                            "group", "free", "frags", "first",
2093                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2094                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2095
2096         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2097                 sizeof(struct ext4_group_info);
2098         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2099         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2100         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2101                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2102                 if (err) {
2103                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2104                         return 0;
2105                 }
2106                 buddy_loaded = 1;
2107         }
2108
2109         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2110
2111         if (buddy_loaded)
2112                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2113
2114         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2115                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2116         for (i = 0; i <= 13; i++)
2117                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2118                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2119         seq_printf(seq, " ]\n");
2120
2121         return 0;
2122 }
2123
2124 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2125 {
2126 }
2127
2128 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2129         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2130         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2131         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2132         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2133 };
2134
2135 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2136 {
2137         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2138         int rc;
2139
2140         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2141         if (rc == 0) {
2142                 struct seq_file *m = file->private_data;
2143                 m->private = sb;
2144         }
2145         return rc;
2146
2147 }
2148
2149 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2150         .owner          = THIS_MODULE,
2151         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2152         .read           = seq_read,
2153         .llseek         = seq_lseek,
2154         .release        = seq_release,
2155 };
2156
2157 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2158 {
2159         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2160         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2161
2162         BUG_ON(!cachep);
2163         return cachep;
2164 }
2165
2166 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2167 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2168                           struct ext4_group_desc *desc)
2169 {
2170         int i;
2171         int metalen = 0;
2172         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2173         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2174         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2175
2176         /*
2177          * First check if this group is the first of a reserved block.
2178          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2179          * to ext4_group_info structures
2180          */
2181         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2182                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2183                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2184                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2185                 if (meta_group_info == NULL) {
2186                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2187                                  "for a buddy group");
2188                         goto exit_meta_group_info;
2189                 }
2190                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2191                         meta_group_info;
2192         }
2193
2194         meta_group_info =
2195                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2196         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2197
2198         meta_group_info[i] = kmem_cache_alloc(cachep, GFP_KERNEL);
2199         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2200                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2201                 goto exit_group_info;
2202         }
2203         memset(meta_group_info[i], 0, kmem_cache_size(cachep));
2204         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2205                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2206
2207         /*
2208          * initialize bb_free to be able to skip
2209          * empty groups without initialization
2210          */
2211         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2212                 meta_group_info[i]->bb_free =
2213                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2214         } else {
2215                 meta_group_info[i]->bb_free =
2216                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2217         }
2218
2219         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2220         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2221         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2222         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2223
2224 #ifdef DOUBLE_CHECK
2225         {
2226                 struct buffer_head *bh;
2227                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2228                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2229                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2230                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2231                 BUG_ON(bh == NULL);
2232                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2233                         sb->s_blocksize);
2234                 put_bh(bh);
2235         }
2236 #endif
2237
2238         return 0;
2239
2240 exit_group_info:
2241         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2242         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2243                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2244                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2245         }
2246 exit_meta_group_info:
2247         return -ENOMEM;
2248 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2249
2250 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2251 {
2252         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2253         ext4_group_t i;
2254         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2255         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
2256         int num_meta_group_infos;
2257         int num_meta_group_infos_max;
2258         int array_size;
2259         struct ext4_group_desc *desc;
2260         struct kmem_cache *cachep;
2261
2262         /* This is the number of blocks used by GDT */
2263         num_meta_group_infos = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) -
2264                                 1) >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2265
2266         /*
2267          * This is the total number of blocks used by GDT including
2268          * the number of reserved blocks for GDT.
2269          * The s_group_info array is allocated with this value
2270          * to allow a clean online resize without a complex
2271          * manipulation of pointer.
2272          * The drawback is the unused memory when no resize
2273          * occurs but it's very low in terms of pages
2274          * (see comments below)
2275          * Need to handle this properly when META_BG resizing is allowed
2276          */
2277         num_meta_group_infos_max = num_meta_group_infos +
2278                                 le16_to_cpu(es->s_reserved_gdt_blocks);
2279
2280         /*
2281          * array_size is the size of s_group_info array. We round it
2282          * to the next power of two because this approximation is done
2283          * internally by kmalloc so we can have some more memory
2284          * for free here (e.g. may be used for META_BG resize).
2285          */
2286         array_size = 1;
2287         while (array_size < sizeof(*sbi->s_group_info) *
2288                num_meta_group_infos_max)
2289                 array_size = array_size << 1;
2290         /* An 8TB filesystem with 64-bit pointers requires a 4096 byte
2291          * kmalloc. A 128kb malloc should suffice for a 256TB filesystem.
2292          * So a two level scheme suffices for now. */
2293         sbi->s_group_info = ext4_kvzalloc(array_size, GFP_KERNEL);
2294         if (sbi->s_group_info == NULL) {
2295                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2296                 return -ENOMEM;
2297         }
2298         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2299         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2300                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2301                 goto err_freesgi;
2302         }
2303         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2304          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2305          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2306          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2307         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2308         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2309         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2310                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2311                 if (desc == NULL) {
2312                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2313                         goto err_freebuddy;
2314                 }
2315                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2316                         goto err_freebuddy;
2317         }
2318
2319         return 0;
2320
2321 err_freebuddy:
2322         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2323         while (i-- > 0)
2324                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2325         i = num_meta_group_infos;
2326         while (i-- > 0)
2327                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2328         iput(sbi->s_buddy_cache);
2329 err_freesgi:
2330         ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2331         return -ENOMEM;
2332 }
2333
2334 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2335 {
2336         int i;
2337
2338         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2339                 if (ext4_groupinfo_caches[i])
2340                         kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2341                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2342         }
2343 }
2344
2345 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2346 {
2347         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2348         int slab_size;
2349         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2350         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2351         struct kmem_cache *cachep;
2352
2353         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2354                 return -EINVAL;
2355
2356         if (unlikely(cache_index < 0))
2357                 cache_index = 0;
2358
2359         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2360         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2361                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2362                 return 0;       /* Already created */
2363         }
2364
2365         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2366                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2367
2368         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2369                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2370                                         NULL);
2371
2372         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2373
2374         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2375         if (!cachep) {
2376                 printk(KERN_EMERG
2377                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2378                 return -ENOMEM;
2379         }
2380
2381         return 0;
2382 }
2383
2384 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2385 {
2386         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2387         unsigned i, j;
2388         unsigned offset;
2389         unsigned max;
2390         int ret;
2391
2392         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2393
2394         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2395         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2396                 ret = -ENOMEM;
2397                 goto out;
2398         }
2399
2400         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2401         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2402         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2403                 ret = -ENOMEM;
2404                 goto out;
2405         }
2406
2407         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2408         if (ret < 0)
2409                 goto out;
2410
2411         /* order 0 is regular bitmap */
2412         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2413         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2414
2415         i = 1;
2416         offset = 0;
2417         max = sb->s_blocksize << 2;
2418         do {
2419                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2420                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2421                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2422                 max = max >> 1;
2423                 i++;
2424         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2425
2426         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2427         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2428
2429         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2430         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2431         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2432         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2433         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2434         /*
2435          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2436          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2437          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2438          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2439          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2440          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2441          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2442          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2443          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2444          * which seems reasonable as a default.
2445          */
2446         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2447                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2448         /*
2449          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2450          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2451          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2452          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2453          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2454          * the stripes.
2455          */
2456         if (sbi->s_stripe > 1) {
2457                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2458                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2459         }
2460
2461         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2462         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2463                 ret = -ENOMEM;
2464                 goto out_free_groupinfo_slab;
2465         }
2466         for_each_possible_cpu(i) {
2467                 struct ext4_locality_group *lg;
2468                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2469                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2470                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2471                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2472                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2473         }
2474
2475         /* init file for buddy data */
2476         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2477         if (ret != 0)
2478                 goto out_free_locality_groups;
2479
2480         if (sbi->s_proc)
2481                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2482                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2483
2484         return 0;
2485
2486 out_free_locality_groups:
2487         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2488         sbi->s_locality_groups = NULL;
2489 out_free_groupinfo_slab:
2490         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2491 out:
2492         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2493         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2494         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2495         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2496         return ret;
2497 }
2498
2499 /* need to called with the ext4 group lock held */
2500 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2501 {
2502         struct ext4_prealloc_space *pa;
2503         struct list_head *cur, *tmp;
2504         int count = 0;
2505
2506         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2507                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2508                 list_del(&pa->pa_group_list);
2509                 count++;
2510                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2511         }
2512         if (count)
2513                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2514
2515 }
2516
2517 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2518 {
2519         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2520         ext4_group_t i;
2521         int num_meta_group_infos;
2522         struct ext4_group_info *grinfo;
2523         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2524         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2525
2526         if (sbi->s_proc)
2527                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2528
2529         if (sbi->s_group_info) {
2530                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2531                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2532 #ifdef DOUBLE_CHECK
2533                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2534 #endif
2535                         ext4_lock_group(sb, i);
2536                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2537                         ext4_unlock_group(sb, i);
2538                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2539                 }
2540                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2541                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2542                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2543                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2544                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2545                 ext4_kvfree(sbi->s_group_info);
2546         }
2547         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2548         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2549         if (sbi->s_buddy_cache)
2550                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2551         if (sbi->s_mb_stats) {
2552                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2553                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2554                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2555                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2556                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2557                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2558                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2559                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2560                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2561                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2562                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2563                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2564                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2565                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2566                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2567                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2568                                 sbi->s_mb_generation_time);
2569                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2570                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2571                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2572                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2573         }
2574
2575         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2576
2577         return 0;
2578 }
2579
2580 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2581                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
2582 {
2583         ext4_fsblk_t discard_block;
2584
2585         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2586                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2587         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2588         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2589                         (unsigned long long) discard_block, count);
2590         return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2591 }
2592
2593 /*
2594  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2595  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2596  */
2597 static void ext4_free_data_callback(struct super_block *sb,
2598                                     struct ext4_journal_cb_entry *jce,
2599                                     int rc)
2600 {
2601         struct ext4_free_data *entry = (struct ext4_free_data *)jce;
2602         struct ext4_buddy e4b;
2603         struct ext4_group_info *db;
2604         int err, count = 0, count2 = 0;
2605
2606         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2607                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2608
2609         if (test_opt(sb, DISCARD))
2610                 ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2611                                    entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2612
2613         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2614         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2615         BUG_ON(err != 0);
2616
2617
2618         db = e4b.bd_info;
2619         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2620         count += entry->efd_count;
2621         count2++;
2622         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2623         /* Take it out of per group rb tree */
2624         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2625         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2626
2627         /*
2628          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2629          * ext4_trim_fs can trim it.
2630          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2631          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2632          */
2633         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2634                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2635
2636         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2637                 /* No more items in the per group rb tree
2638                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2639                  */
2640                 page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2641                 page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2642         }
2643         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2644         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2645         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2646
2647         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2648 }
2649
2650 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2651 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2652
2653 static struct dentry *debugfs_dir;
2654 static struct dentry *debugfs_debug;
2655
2656 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2657 {
2658         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2659         if (debugfs_dir)
2660                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2661                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2662                                                   debugfs_dir,
2663                                                   &mb_enable_debug);
2664 }
2665
2666 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2667 {
2668         debugfs_remove(debugfs_debug);
2669         debugfs_remove(debugfs_dir);
2670 }
2671
2672 #else
2673
2674 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2675 {
2676 }
2677
2678 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2679 {
2680 }
2681
2682 #endif
2683
2684 int __init ext4_init_mballoc(void)
2685 {
2686         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2687                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2688         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2689                 return -ENOMEM;
2690
2691         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2692                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2693         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2694                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2695                 return -ENOMEM;
2696         }
2697
2698         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2699                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2700         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2701                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2702                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2703                 return -ENOMEM;
2704         }
2705         ext4_create_debugfs_entry();
2706         return 0;
2707 }
2708
2709 void ext4_exit_mballoc(void)
2710 {
2711         /*
2712          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2713          * before destroying the slab cache.
2714          */
2715         rcu_barrier();
2716         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2717         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2718         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2719         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2720         ext4_remove_debugfs_entry();
2721 }
2722
2723
2724 /*
2725  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2726  * Returns 0 if success or error code
2727  */
2728 static noinline_for_stack int
2729 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2730                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2731 {
2732         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2733         struct ext4_group_desc *gdp;
2734         struct buffer_head *gdp_bh;
2735         struct ext4_sb_info *sbi;
2736         struct super_block *sb;
2737         ext4_fsblk_t block;
2738         int err, len;
2739
2740         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2741         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2742
2743         sb = ac->ac_sb;
2744         sbi = EXT4_SB(sb);
2745
2746         err = -EIO;
2747         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2748         if (!bitmap_bh)
2749                 goto out_err;
2750
2751         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2752         if (err)
2753                 goto out_err;
2754
2755         err = -EIO;
2756         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2757         if (!gdp)
2758                 goto out_err;
2759
2760         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2761                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2762
2763         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2764         if (err)
2765                 goto out_err;
2766
2767         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2768
2769         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2770         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2771                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2772                            "fs metadata", block, block+len);
2773                 /* File system mounted not to panic on error
2774                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2775                  * We leak some of the blocks here.
2776                  */
2777                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2778                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2779                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2780                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2781                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2782                 if (!err)
2783                         err = -EAGAIN;
2784                 goto out_err;
2785         }
2786
2787         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2788 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2789         {
2790                 int i;
2791                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2792                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2793                                                 bitmap_bh->b_data));
2794                 }
2795         }
2796 #endif
2797         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2798                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2799         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2800                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2801                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2802                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2803                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2804         }
2805         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2806         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
2807         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh,
2808                                    EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) / 8);
2809         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2810
2811         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2812         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2813         /*
2814          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2815          */
2816         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2817                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2818                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
2819                                    reserv_clstrs);
2820
2821         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2822                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2823                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2824                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2825                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
2826         }
2827
2828         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2829         if (err)
2830                 goto out_err;
2831         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2832
2833 out_err:
2834         ext4_mark_super_dirty(sb);
2835         brelse(bitmap_bh);
2836         return err;
2837 }
2838
2839 /*
2840  * here we normalize request for locality group
2841  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
2842  * s_strip if we set the same via mount option.
2843  * s_mb_group_prealloc can be configured via
2844  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2845  *
2846  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2847  */
2848 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2849 {
2850         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2851         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2852
2853         BUG_ON(lg == NULL);
2854         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2855         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2856                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2857 }
2858
2859 /*
2860  * Normalization means making request better in terms of
2861  * size and alignment
2862  */
2863 static noinline_for_stack void
2864 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2865                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2866 {
2867         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
2868         int bsbits, max;
2869         ext4_lblk_t end;
2870         loff_t size, start_off;
2871         loff_t orig_size __maybe_unused;
2872         ext4_lblk_t start;
2873         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2874         struct ext4_prealloc_space *pa;
2875
2876         /* do normalize only data requests, metadata requests
2877            do not need preallocation */
2878         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2879                 return;
2880
2881         /* sometime caller may want exact blocks */
2882         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2883                 return;
2884
2885         /* caller may indicate that preallocation isn't
2886          * required (it's a tail, for example) */
2887         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2888                 return;
2889
2890         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2891                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2892                 return ;
2893         }
2894
2895         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2896
2897         /* first, let's learn actual file size
2898          * given current request is allocated */
2899         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
2900         size = size << bsbits;
2901         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2902                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2903         orig_size = size;
2904
2905         /* max size of free chunks */
2906         max = 2 << bsbits;
2907
2908 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2909                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2910
2911         /* first, try to predict filesize */
2912         /* XXX: should this table be tunable? */
2913         start_off = 0;
2914         if (size <= 16 * 1024) {
2915                 size = 16 * 1024;
2916         } else if (size <= 32 * 1024) {
2917                 size = 32 * 1024;
2918         } else if (size <= 64 * 1024) {
2919                 size = 64 * 1024;
2920         } else if (size <= 128 * 1024) {
2921                 size = 128 * 1024;
2922         } else if (size <= 256 * 1024) {
2923                 size = 256 * 1024;
2924         } else if (size <= 512 * 1024) {
2925                 size = 512 * 1024;
2926         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2927                 size = 1024 * 1024;
2928         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2929                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2930                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2931                 size = 2 * 1024 * 1024;
2932         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2933                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2934                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2935                 size = 4 * 1024 * 1024;
2936         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2937                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2938                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2939                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2940                 size = 8 * 1024 * 1024;
2941         } else {
2942                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2943                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2944         }
2945         size = size >> bsbits;
2946         start = start_off >> bsbits;
2947
2948         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
2949         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
2950                 size -= ar->lleft + 1 - start;
2951                 start = ar->lleft + 1;
2952         }
2953         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
2954                 size -= start + size - ar->lright;
2955
2956         end = start + size;
2957
2958         /* check we don't cross already preallocated blocks */
2959         rcu_read_lock();
2960         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2961                 ext4_lblk_t pa_end;
2962
2963                 if (pa->pa_deleted)
2964                         continue;
2965                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2966                 if (pa->pa_deleted) {
2967                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2968                         continue;
2969                 }
2970
2971                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
2972                                                   pa->pa_len);
2973
2974                 /* PA must not overlap original request */
2975                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
2976                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
2977
2978                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
2979                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
2980                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2981                         continue;
2982                 }
2983                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
2984
2985                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
2986                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2987                         BUG_ON(pa_end < start);
2988                         start = pa_end;
2989                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
2990                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
2991                         end = pa->pa_lstart;
2992                 }
2993                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
2994         }
2995         rcu_read_unlock();
2996         size = end - start;
2997
2998         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
2999         rcu_read_lock();
3000         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3001                 ext4_lblk_t pa_end;
3002
3003                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3004                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3005                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3006                                                           pa->pa_len);
3007                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3008                 }
3009                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3010         }
3011         rcu_read_unlock();
3012
3013         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3014                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3015                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3016                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3017                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3018                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3019         }
3020         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3021                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3022         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3023
3024         /* now prepare goal request */
3025
3026         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3027          * placement or satisfy big request as is */
3028         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3029         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3030
3031         /* define goal start in order to merge */
3032         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3033                 /* merge to the right */
3034                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3035                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3036                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3037                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3038         }
3039         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3040                 /* merge to the left */
3041                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3042                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3043                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3044                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3045         }
3046
3047         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3048                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3049 }
3050
3051 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3052 {
3053         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3054
3055         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3056                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3057                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3058                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3059                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3060                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3061                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3062                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3063                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3064                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3065                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3066         }
3067
3068         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3069                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3070         else
3071                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3072 }
3073
3074 /*
3075  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3076  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3077  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3078  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3079  */
3080 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3081 {
3082         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3083
3084         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3085                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3086 }
3087
3088 /*
3089  * use blocks preallocated to inode
3090  */
3091 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3092                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3093 {
3094         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3095         ext4_fsblk_t start;
3096         ext4_fsblk_t end;
3097         int len;
3098
3099         /* found preallocated blocks, use them */
3100         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3101         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3102                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3103         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3104         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3105                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3106         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3107         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3108         ac->ac_pa = pa;
3109
3110         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3111         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3112         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3113         pa->pa_free -= len;
3114
3115         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3116 }
3117
3118 /*
3119  * use blocks preallocated to locality group
3120  */
3121 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3122                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3123 {
3124         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3125
3126         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3127                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3128                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3129         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3130         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3131         ac->ac_pa = pa;
3132
3133         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3134          * possible race when the group is being loaded concurrently
3135          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3136          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3137          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3138          */
3139         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3140 }
3141
3142 /*
3143  * Return the prealloc space that have minimal distance
3144  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3145  * space that is having currently known minimal distance
3146  * from the goal block.
3147  */
3148 static struct ext4_prealloc_space *
3149 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3150                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3151                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3152 {
3153         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3154
3155         if (cpa == NULL) {
3156                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3157                 return pa;
3158         }
3159         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3160         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3161
3162         if (cur_distance <= new_distance)
3163                 return cpa;
3164
3165         /* drop the previous reference */
3166         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3167         atomic_inc(&pa->pa_count);
3168         return pa;
3169 }
3170
3171 /*
3172  * search goal blocks in preallocated space
3173  */
3174 static noinline_for_stack int
3175 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3176 {
3177         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3178         int order, i;
3179         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3180         struct ext4_locality_group *lg;
3181         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3182         ext4_fsblk_t goal_block;
3183
3184         /* only data can be preallocated */
3185         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3186                 return 0;
3187
3188         /* first, try per-file preallocation */
3189         rcu_read_lock();
3190         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3191
3192                 /* all fields in this condition don't change,
3193                  * so we can skip locking for them */
3194                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3195                     ac->ac_o_ex.fe_logical >= (pa->pa_lstart +
3196                                                EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len)))
3197                         continue;
3198
3199                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3200                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3201                     (pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len) >
3202                      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS))
3203                         continue;
3204
3205                 /* found preallocated blocks, use them */
3206                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3207                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3208                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3209                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3210                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3211                         ac->ac_criteria = 10;
3212                         rcu_read_unlock();
3213                         return 1;
3214                 }
3215                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3216         }
3217         rcu_read_unlock();
3218
3219         /* can we use group allocation? */
3220         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3221                 return 0;
3222
3223         /* inode may have no locality group for some reason */
3224         lg = ac->ac_lg;
3225         if (lg == NULL)
3226                 return 0;
3227         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3228         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3229                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3230                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3231
3232         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3233         /*
3234          * search for the prealloc space that is having
3235          * minimal distance from the goal block.
3236          */
3237         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3238                 rcu_read_lock();
3239                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3240                                         pa_inode_list) {
3241                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3242                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3243                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3244
3245                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3246                                                                 pa, cpa);
3247                         }
3248                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3249                 }
3250                 rcu_read_unlock();
3251         }
3252         if (cpa) {
3253                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3254                 ac->ac_criteria = 20;
3255                 return 1;
3256         }
3257         return 0;
3258 }
3259
3260 /*
3261  * the function goes through all block freed in the group
3262  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3263  * buddy must be generated from this bitmap
3264  * Need to be called with the ext4 group lock held
3265  */
3266 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3267                                                 ext4_group_t group)
3268 {
3269         struct rb_node *n;
3270         struct ext4_group_info *grp;
3271         struct ext4_free_data *entry;
3272
3273         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3274         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3275
3276         while (n) {
3277                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, efd_node);
3278                 ext4_set_bits(bitmap, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
3279                 n = rb_next(n);
3280         }
3281         return;
3282 }
3283
3284 /*
3285  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3286  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3287  * Need to be called with ext4 group lock held
3288  */
3289 static noinline_for_stack
3290 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3291                                         ext4_group_t group)
3292 {
3293         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3294         struct ext4_prealloc_space *pa;
3295         struct list_head *cur;
3296         ext4_group_t groupnr;
3297         ext4_grpblk_t start;
3298         int preallocated = 0;
3299         int len;
3300
3301         /* all form of preallocation discards first load group,
3302          * so the only competing code is preallocation use.
3303          * we don't need any locking here
3304          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3305          * otherwise we could leave used blocks available for
3306          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3307          * is dropping preallocation
3308          */
3309         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3310                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3311                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3312                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3313                                              &groupnr, &start);
3314                 len = pa->pa_len;
3315                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3316                 if (unlikely(len == 0))
3317                         continue;
3318                 BUG_ON(groupnr != group);
3319                 ext4_set_bits(bitmap, start, len);
3320                 preallocated += len;
3321         }
3322         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3323 }
3324
3325 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3326 {
3327         struct ext4_prealloc_space *pa;
3328         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3329         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3330 }
3331
3332 /*
3333  * drops a reference to preallocated space descriptor
3334  * if this was the last reference and the space is consumed
3335  */
3336 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3337                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3338 {
3339         ext4_group_t grp;
3340         ext4_fsblk_t grp_blk;
3341
3342         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3343                 return;
3344
3345         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3346         spin_lock(&pa->pa_lock);
3347         if (pa->pa_deleted == 1) {
3348                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3349                 return;
3350         }
3351
3352         pa->pa_deleted = 1;
3353         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3354
3355         grp_blk = pa->pa_pstart;
3356         /*
3357          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3358          * next group when pa is used up
3359          */
3360         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3361                 grp_blk--;
3362
3363         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3364
3365         /*
3366          * possible race:
3367          *
3368          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3369          *                                      find block B in PA
3370          *  copy on-disk bitmap to buddy
3371          *                                      mark B in on-disk bitmap
3372          *                                      drop PA from group
3373          *  mark all PAs in buddy
3374          *
3375          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3376          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3377          * against that pair
3378          */
3379         ext4_lock_group(sb, grp);
3380         list_del(&pa->pa_group_list);
3381         ext4_unlock_group(sb, grp);
3382
3383         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3384         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3385         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3386
3387         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3388 }
3389
3390 /*
3391  * creates new preallocated space for given inode
3392  */
3393 static noinline_for_stack int
3394 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3395 {
3396         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3397         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3398         struct ext4_prealloc_space *pa;
3399         struct ext4_group_info *grp;
3400         struct ext4_inode_info *ei;
3401
3402         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3403         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3404         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3405         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3406
3407         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3408         if (pa == NULL)
3409                 return -ENOMEM;
3410
3411         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3412                 int winl;
3413                 int wins;
3414                 int win;
3415                 int offs;
3416
3417                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3418                  * so, found space must get proper lstart
3419                  * to cover original request */
3420                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3421                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3422
3423                 /* we're limited by original request in that
3424                  * logical block must be covered any way
3425                  * winl is window we can move our chunk within */
3426                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3427
3428                 /* also, we should cover whole original request */
3429                 wins = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len);
3430
3431                 /* the smallest one defines real window */
3432                 win = min(winl, wins);
3433
3434                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical %
3435                         EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
3436                 if (offs && offs < win)
3437                         win = offs;
3438
3439                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical -
3440                         EXT4_B2C(sbi, win);
3441                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3442                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3443         }
3444
3445         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3446          * allocated blocks for history */
3447         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3448
3449         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3450         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3451         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3452         pa->pa_free = pa->pa_len;
3453         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3454         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3455         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3456         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3457         pa->pa_deleted = 0;
3458         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3459
3460         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3461                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3462         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3463
3464         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3465         atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
3466
3467         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3468         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3469
3470         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3471         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3472
3473         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3474         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3475         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3476
3477         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3478         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3479         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3480
3481         return 0;
3482 }
3483
3484 /*
3485  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3486  */
3487 static noinline_for_stack int
3488 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3489 {
3490         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3491         struct ext4_locality_group *lg;
3492         struct ext4_prealloc_space *pa;
3493         struct ext4_group_info *grp;
3494
3495         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3496         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3497         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3498         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3499
3500         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3501         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3502         if (pa == NULL)
3503                 return -ENOMEM;
3504
3505         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3506          * allocated blocks for history */
3507         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3508
3509         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3510         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3511         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3512         pa->pa_free = pa->pa_len;
3513         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3514         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3515         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3516         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3517         pa->pa_deleted = 0;
3518         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3519
3520         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3521                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3522         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3523
3524         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3525         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3526
3527         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3528         lg = ac->ac_lg;
3529         BUG_ON(lg == NULL);
3530
3531         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3532         pa->pa_inode = NULL;
3533
3534         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3535         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3536         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3537
3538         /*
3539          * We will later add the new pa to the right bucket
3540          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3541          */
3542         return 0;
3543 }
3544
3545 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3546 {
3547         int err;
3548
3549         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3550                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3551         else
3552                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3553         return err;
3554 }
3555
3556 /*
3557  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3558  * in-core bitmap and buddy.
3559  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3560  * nobody else can find/use it.
3561  * the caller MUST hold group/inode locks.
3562  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3563  */
3564 static noinline_for_stack int
3565 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3566                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3567 {
3568         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3569         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3570         unsigned int end;
3571         unsigned int next;
3572         ext4_group_t group;
3573         ext4_grpblk_t bit;
3574         unsigned long long grp_blk_start;
3575         int err = 0;
3576         int free = 0;
3577
3578         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3579         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3580         grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
3581         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3582         end = bit + pa->pa_len;
3583
3584         while (bit < end) {
3585                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3586                 if (bit >= end)
3587                         break;
3588                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3589                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3590                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3591                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3592                 free += next - bit;
3593
3594                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3595                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
3596                                                     EXT4_C2B(sbi, bit)),
3597                                                next - bit);
3598                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3599                 bit = next + 1;
3600         }
3601         if (free != pa->pa_free) {
3602                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
3603                          "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu",
3604                          pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3605                          (unsigned long) pa->pa_pstart,
3606                          (unsigned long) pa->pa_len);
3607                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3608                                         free, pa->pa_free);
3609                 /*
3610                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3611                  * from the bitmap and continue.
3612                  */
3613         }
3614         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3615
3616         return err;
3617 }
3618
3619 static noinline_for_stack int
3620 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3621                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3622 {
3623         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3624         ext4_group_t group;
3625         ext4_grpblk_t bit;
3626
3627         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3628         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3629         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3630         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3631         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3632         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3633         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3634
3635         return 0;
3636 }
3637
3638 /*
3639  * releases all preallocations in given group
3640  *
3641  * first, we need to decide discard policy:
3642  * - when do we discard
3643  *   1) ENOSPC
3644  * - how many do we discard
3645  *   1) how many requested
3646  */
3647 static noinline_for_stack int
3648 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3649                                         ext4_group_t group, int needed)
3650 {
3651         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3652         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3653         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3654         struct list_head list;
3655         struct ext4_buddy e4b;
3656         int err;
3657         int busy = 0;
3658         int free = 0;
3659
3660         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3661
3662         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3663                 return 0;
3664
3665         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3666         if (bitmap_bh == NULL) {
3667                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3668                 return 0;
3669         }
3670
3671         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3672         if (err) {
3673                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3674                 put_bh(bitmap_bh);
3675                 return 0;
3676         }
3677
3678         if (needed == 0)
3679                 needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
3680
3681         INIT_LIST_HEAD(&list);
3682 repeat:
3683         ext4_lock_group(sb, group);
3684         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3685                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3686                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3687                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3688                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3689                         busy = 1;
3690                         continue;
3691                 }
3692                 if (pa->pa_deleted) {
3693                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3694                         continue;
3695                 }
3696
3697                 /* seems this one can be freed ... */
3698                 pa->pa_deleted = 1;
3699
3700                 /* we can trust pa_free ... */
3701                 free += pa->pa_free;
3702
3703                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3704
3705                 list_del(&pa->pa_group_list);
3706                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3707         }
3708
3709         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3710         if (free < needed && busy) {
3711                 busy = 0;
3712                 ext4_unlock_group(sb, group);
3713                 /*
3714                  * Yield the CPU here so that we don't get soft lockup
3715                  * in non preempt case.
3716                  */
3717                 yield();
3718                 goto repeat;
3719         }
3720
3721         /* found anything to free? */
3722         if (list_empty(&list)) {
3723                 BUG_ON(free != 0);
3724                 goto out;
3725         }
3726
3727         /* now free all selected PAs */
3728         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3729
3730                 /* remove from object (inode or locality group) */
3731                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3732                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3733                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3734
3735                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3736                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3737                 else
3738                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3739
3740                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3741                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3742         }
3743
3744 out:
3745         ext4_unlock_group(sb, group);
3746         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3747         put_bh(bitmap_bh);
3748         return free;
3749 }
3750
3751 /*
3752  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3753  *
3754  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3755  * We don't want another block to be served from the prealloc
3756  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3757  *
3758  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3759  */
3760 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3761 {
3762         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3763         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3764         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3765         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3766         ext4_group_t group = 0;
3767         struct list_head list;
3768         struct ext4_buddy e4b;
3769         int err;
3770
3771         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3772                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3773                 return;
3774         }
3775
3776         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3777         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3778
3779         INIT_LIST_HEAD(&list);
3780
3781 repeat:
3782         /* first, collect all pa's in the inode */
3783         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3784         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3785                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3786                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3787                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3788                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3789                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3790                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3791                          * use preallocation while we're discarding it */
3792                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3793                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3794                         ext4_msg(sb, KERN_ERR,
3795                                  "uh-oh! used pa while discarding");
3796                         WARN_ON(1);
3797                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3798                         goto repeat;
3799
3800                 }
3801                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3802                         pa->pa_deleted = 1;
3803                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3804                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3805                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3806                         continue;
3807                 }
3808
3809                 /* someone is deleting pa right now */
3810                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3811                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3812
3813                 /* we have to wait here because pa_deleted
3814                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3815                  * the list. as we might be called from
3816                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3817                  * and concurrent thread which is unlinking
3818                  * pa from inode's list may access already
3819                  * freed memory, bad-bad-bad */
3820
3821                 /* XXX: if this happens too often, we can
3822                  * add a flag to force wait only in case
3823                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3824                  * regular truncate */
3825                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3826                 goto repeat;
3827         }
3828         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3829
3830         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3831                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3832                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3833
3834                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3835                 if (err) {
3836                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3837                                         group);
3838                         continue;
3839                 }
3840
3841                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3842                 if (bitmap_bh == NULL) {
3843                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3844                                         group);
3845                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3846                         continue;
3847                 }
3848
3849                 ext4_lock_group(sb, group);
3850                 list_del(&pa->pa_group_list);
3851                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3852                 ext4_unlock_group(sb, group);
3853
3854                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3855                 put_bh(bitmap_bh);
3856
3857                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3858                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3859         }
3860 }
3861
3862 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3863 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3864 {
3865         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3866         ext4_group_t ngroups, i;
3867
3868         if (!mb_enable_debug ||
3869             (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
3870                 return;
3871
3872         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "Can't allocate:"
3873                         " Allocation context details:");
3874         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "status %d flags %d",
3875                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3876         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
3877                         "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3878                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
3879                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3880                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3881                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3882                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3883                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3884                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3885                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3886                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3887                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3888                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3889                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3890                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3891                         (int)ac->ac_criteria);
3892         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "%lu scanned, %d found",
3893                  ac->ac_ex_scanned, ac->ac_found);
3894         ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR, "groups: ");
3895         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3896         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3897                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3898                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3899                 ext4_grpblk_t start;
3900                 struct list_head *cur;
3901                 ext4_lock_group(sb, i);
3902                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3903                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3904                                         pa_group_list);
3905                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3906                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3907                                                      NULL, &start);
3908                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3909                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3910                                start, pa->pa_len);
3911                 }
3912                 ext4_unlock_group(sb, i);
3913
3914                 if (grp->bb_free == 0)
3915                         continue;
3916                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3917                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3918         }
3919         printk(KERN_ERR "\n");
3920 }
3921 #else
3922 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3923 {
3924         return;
3925 }
3926 #endif
3927
3928 /*
3929  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3930  * file is determined by the current size or the resulting size after
3931  * allocation which ever is larger
3932  *
3933  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3934  */
3935 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3936 {
3937         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3938         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3939         loff_t size, isize;
3940
3941         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3942                 return;
3943
3944         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3945                 return;
3946
3947         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3948         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3949                 >> bsbits;
3950
3951         if ((size == isize) &&
3952             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3953             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3954                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3955                 return;
3956         }
3957
3958         if (sbi->s_mb_group_prealloc <= 0) {
3959                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3960                 return;
3961         }
3962
3963         /* don't use group allocation for large files */
3964         size = max(size, isize);
3965         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
3966                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3967                 return;
3968         }
3969
3970         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
3971         /*
3972          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
3973          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
3974          * request from multiple CPUs.
3975          */
3976         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
3977
3978         /* we're going to use group allocation */
3979         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
3980
3981         /* serialize all allocations in the group */
3982         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
3983 }
3984
3985 static noinline_for_stack int
3986 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
3987                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3988 {
3989         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
3990         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3991         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
3992         ext4_group_t group;
3993         unsigned int len;
3994         ext4_fsblk_t goal;
3995         ext4_grpblk_t block;
3996
3997         /* we can't allocate > group size */
3998         len = ar->len;
3999
4000         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4001         if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 10)
4002                 len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 10;
4003
4004         /* start searching from the goal */
4005         goal = ar->goal;
4006         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4007                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4008                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4009         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4010
4011         /* set up allocation goals */
4012         memset(ac, 0, sizeof(struct ext4_allocation_context));
4013         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical & ~(sbi->s_cluster_ratio - 1);
4014         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4015         ac->ac_sb = sb;
4016         ac->ac_inode = ar->inode;
4017         ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
4018         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4019         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4020         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4021         ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
4022         ac->ac_flags = ar->flags;
4023
4024         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4025          * locality group. this is a policy, actually */
4026         ext4_mb_group_or_file(ac);
4027
4028         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4029                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4030                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4031                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4032                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4033                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4034                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4035         return 0;
4036
4037 }
4038
4039 static noinline_for_stack void
4040 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4041                                         struct ext4_locality_group *lg,
4042                                         int order, int total_entries)
4043 {
4044         ext4_group_t group = 0;
4045         struct ext4_buddy e4b;
4046         struct list_head discard_list;
4047         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4048
4049         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4050
4051         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4052
4053         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4054         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4055                                                 pa_inode_list) {
4056                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4057                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4058                         /*
4059                          * This is the pa that we just used
4060                          * for block allocation. So don't
4061                          * free that
4062                          */
4063                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4064                         continue;
4065                 }
4066                 if (pa->pa_deleted) {
4067                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4068                         continue;
4069                 }
4070                 /* only lg prealloc space */
4071                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4072
4073                 /* seems this one can be freed ... */
4074                 pa->pa_deleted = 1;
4075                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4076
4077                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4078                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4079
4080                 total_entries--;
4081                 if (total_entries <= 5) {
4082                         /*
4083                          * we want to keep only 5 entries
4084                          * allowing it to grow to 8. This
4085                          * mak sure we don't call discard
4086                          * soon for this list.
4087                          */
4088                         break;
4089                 }
4090         }
4091         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4092
4093         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4094
4095                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4096                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4097                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4098                                         group);
4099                         continue;
4100                 }
4101                 ext4_lock_group(sb, group);
4102                 list_del(&pa->pa_group_list);
4103                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4104                 ext4_unlock_group(sb, group);
4105
4106                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4107                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4108                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4109         }
4110 }
4111
4112 /*
4113  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4114  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4115  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4116  *
4117  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4118  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4119  */
4120
4121 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4122 {
4123         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4124         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4125         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4126         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4127
4128         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4129         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4130                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4131                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4132         /* Add the prealloc space to lg */
4133         rcu_read_lock();
4134         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4135                                                 pa_inode_list) {
4136                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4137                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4138                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4139                         continue;
4140                 }
4141                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4142                         /* Add to the tail of the previous entry */
4143                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4144                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4145                         added = 1;
4146                         /*
4147                          * we want to count the total
4148                          * number of entries in the list
4149                          */
4150                 }
4151                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4152                 lg_prealloc_count++;
4153         }
4154         if (!added)
4155                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4156                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4157         rcu_read_unlock();
4158
4159         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4160         if (lg_prealloc_count > 8) {
4161                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4162                                                 order, lg_prealloc_count);
4163                 return;
4164         }
4165         return ;
4166 }
4167
4168 /*
4169  * release all resource we used in allocation
4170  */
4171 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4172 {
4173         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
4174         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4175         if (pa) {
4176                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4177                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4178                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4179                         pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4180                         pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
4181                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4182                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4183                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4184                 }
4185         }
4186         if (pa) {
4187                 /*
4188                  * We want to add the pa to the right bucket.
4189                  * Remove it from the list and while adding
4190                  * make sure the list to which we are adding
4191                  * doesn't grow big.
4192                  */
4193                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4194                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4195                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4196                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4197                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4198                 }
4199                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4200         }
4201         if (ac->ac_bitmap_page)
4202                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4203         if (ac->ac_buddy_page)
4204                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4205         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4206                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4207         ext4_mb_collect_stats(ac);
4208         return 0;
4209 }
4210
4211 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4212 {
4213         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4214         int ret;
4215         int freed = 0;
4216
4217         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4218         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4219                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4220                 freed += ret;
4221                 needed -= ret;
4222         }
4223
4224         return freed;
4225 }
4226
4227 /*
4228  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4229  * it tries to use preallocation first, then falls back
4230  * to usual allocation
4231  */
4232 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4233                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4234 {
4235         int freed;
4236         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4237         struct ext4_sb_info *sbi;
4238         struct super_block *sb;
4239         ext4_fsblk_t block = 0;
4240         unsigned int inquota = 0;
4241         unsigned int reserv_clstrs = 0;
4242
4243         sb = ar->inode->i_sb;
4244         sbi = EXT4_SB(sb);
4245
4246         trace_ext4_request_blocks(ar);
4247
4248         /* Allow to use superuser reservation for quota file */
4249         if (IS_NOQUOTA(ar->inode))
4250                 ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;
4251
4252         /*
4253          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4254          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4255          * reserved when data being copied into pagecache.
4256          */
4257         if (ext4_test_inode_state(ar->inode, EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4258                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4259         else {
4260                 /* Without delayed allocation we need to verify
4261                  * there is enough free blocks to do block allocation
4262                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4263                  */
4264                 while (ar->len &&
4265                         ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {
4266
4267                         /* let others to free the space */
4268                         yield();
4269                         ar->len = ar->len >> 1;
4270                 }
4271                 if (!ar->len) {
4272                         *errp = -ENOSPC;
4273                         return 0;
4274                 }
4275                 reserv_clstrs = ar->len;
4276                 if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
4277                         dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
4278                                                  EXT4_C2B(sbi, ar->len));
4279                 } else {
4280                         while (ar->len &&
4281                                 dquot_alloc_block(ar->inode,
4282                                                   EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {
4283
4284                                 ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4285                                 ar->len--;
4286                         }
4287                 }
4288                 inquota = ar->len;
4289                 if (ar->len == 0) {
4290                         *errp = -EDQUOT;
4291                         goto out;
4292                 }
4293         }
4294
4295         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4296         if (!ac) {
4297                 ar->len = 0;
4298                 *errp = -ENOMEM;
4299                 goto out;
4300         }
4301
4302         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4303         if (*errp) {
4304                 ar->len = 0;
4305                 goto out;
4306         }
4307
4308         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4309         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4310                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4311                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4312 repeat:
4313                 /* allocate space in core */
4314                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4315                 if (*errp)
4316                         goto errout;
4317
4318                 /* as we've just preallocated more space than
4319                  * user requested orinally, we store allocated
4320                  * space in a special descriptor */
4321                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4322                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4323                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4324         }
4325         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4326                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
4327                 if (*errp == -EAGAIN) {
4328                         /*
4329                          * drop the reference that we took
4330                          * in ext4_mb_use_best_found
4331                          */
4332                         ext4_mb_release_context(ac);
4333                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4334                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4335                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4336                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4337                         goto repeat;
4338                 } else if (*errp)
4339                 errout:
4340                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4341                 else {
4342                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4343                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4344                 }
4345         } else {
4346                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4347                 if (freed)
4348                         goto repeat;
4349                 *errp = -ENOSPC;
4350         }
4351
4352         if (*errp) {
4353                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4354                 ar->len = 0;
4355                 ext4_mb_show_ac(ac);
4356         }
4357         ext4_mb_release_context(ac);
4358 out:
4359         if (ac)
4360                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4361         if (inquota && ar->len < inquota)
4362                 dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
4363         if (!ar->len) {
4364                 if (!ext4_test_inode_state(ar->inode,
4365                                            EXT4_STATE_DELALLOC_RESERVED))
4366                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4367                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
4368                                                 reserv_clstrs);
4369         }
4370
4371         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4372
4373         return block;
4374 }
4375
4376 /*
4377  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4378  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4379  * AND the blocks are associated with the same group.
4380  */
4381 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4382                         struct ext4_free_data *entry2)
4383 {
4384         if ((entry1->efd_tid == entry2->efd_tid) &&
4385             (entry1->efd_group == entry2->efd_group) &&
4386             ((entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count) == entry2->efd_start_cluster))
4387                 return 1;
4388         return 0;
4389 }
4390
4391 static noinline_for_stack int
4392 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4393                       struct ext4_free_data *new_entry)
4394 {
4395         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4396         ext4_grpblk_t cluster;
4397         struct ext4_free_data *entry;
4398         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4399         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4400         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4401         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4402         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4403
4404         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4405         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4406         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4407
4408         new_node = &new_entry->efd_node;
4409         cluster = new_entry->efd_start_cluster;
4410
4411         if (!*n) {
4412                 /* first free block exent. We need to
4413                    protect buddy cache from being freed,
4414                  * otherwise we'll refresh it from
4415                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4416                  * blocks */
4417                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4418                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4419         }
4420         while (*n) {
4421                 parent = *n;
4422                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
4423                 if (cluster < entry->efd_start_cluster)
4424                         n = &(*n)->rb_left;
4425                 else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
4426                         n = &(*n)->rb_right;
4427                 else {
4428                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4429                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) +
4430                                 EXT4_C2B(sbi, cluster),
4431                                 "Block already on to-be-freed list");
4432                         return 0;
4433                 }
4434         }
4435
4436         rb_link_node(new_node, parent, n);
4437         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4438
4439         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4440         node = rb_prev(new_node);
4441         if (node) {
4442                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4443                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4444                         new_entry->efd_start_cluster = entry->efd_start_cluster;
4445                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4446                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4447                         ext4_journal_callback_del(handle, &entry->efd_jce);
4448                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4449                 }
4450         }
4451
4452         node = rb_next(new_node);
4453         if (node) {
4454                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
4455                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4456                         new_entry->efd_count += entry->efd_count;
4457                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4458                         ext4_journal_callback_del(handle, &entry->efd_jce);
4459                         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
4460                 }
4461         }
4462         /* Add the extent to transaction's private list */
4463         ext4_journal_callback_add(handle, ext4_free_data_callback,
4464                                   &new_entry->efd_jce);
4465         return 0;
4466 }
4467
4468 /**
4469  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4470  * @handle:             handle for this transaction
4471  * @inode:              inode
4472  * @block:              start physical block to free
4473  * @count:              number of blocks to count
4474  * @flags:              flags used by ext4_free_blocks
4475  */
4476 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4477                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4478                       unsigned long count, int flags)
4479 {
4480         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4481         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4482         struct ext4_group_desc *gdp;
4483         unsigned long freed = 0;
4484         unsigned int overflow;
4485         ext4_grpblk_t bit;
4486         struct buffer_head *gd_bh;
4487         ext4_group_t block_group;
4488         struct ext4_sb_info *sbi;
4489         struct ext4_buddy e4b;
4490         unsigned int count_clusters;
4491         int err = 0;
4492         int ret;
4493
4494         if (bh) {
4495                 if (block)
4496                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4497                 else
4498                         block = bh->b_blocknr;
4499         }
4500
4501         sbi = EXT4_SB(sb);
4502         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4503             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4504                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4505                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4506                 goto error_return;
4507         }
4508
4509         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4510         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4511
4512         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4513                 struct buffer_head *tbh = bh;
4514                 int i;
4515
4516                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4517
4518                 for (i = 0; i < count; i++) {
4519                         if (!bh)
4520                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4521                                                         block + i);
4522                         if (unlikely(!tbh))
4523                                 continue;
4524                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4525                                     inode, tbh, block + i);
4526                 }
4527         }
4528
4529         /*
4530          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4531          * after the transaction is committed, which we can do by
4532          * treating the block as metadata, below.  We make an
4533          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4534          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4535          */
4536         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4537                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4538
4539         /*
4540          * If the extent to be freed does not begin on a cluster
4541          * boundary, we need to deal with partial clusters at the
4542          * beginning and end of the extent.  Normally we will free
4543          * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
4544          * requested to avoid doing so.
4545          */
4546         overflow = block & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4547         if (overflow) {
4548                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
4549                         overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4550                         block += overflow;
4551                         if (count > overflow)
4552                                 count -= overflow;
4553                         else
4554                                 return;
4555                 } else {
4556                         block -= overflow;
4557                         count += overflow;
4558                 }
4559         }
4560         overflow = count & (sbi->s_cluster_ratio - 1);
4561         if (overflow) {
4562                 if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
4563                         if (count > overflow)
4564                                 count -= overflow;
4565                         else
4566                                 return;
4567                 } else
4568                         count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
4569         }
4570
4571 do_more:
4572         overflow = 0;
4573         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4574
4575         /*
4576          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4577          * boundary.
4578          */
4579         if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4580                 overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
4581                         EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4582                 count -= overflow;
4583         }
4584         count_clusters = EXT4_B2C(sbi, count);
4585         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4586         if (!bitmap_bh) {
4587                 err = -EIO;
4588                 goto error_return;
4589         }
4590         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4591         if (!gdp) {
4592                 err = -EIO;
4593                 goto error_return;
4594         }
4595
4596         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4597             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4598             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4599                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4600             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4601                      EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4602
4603                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4604                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4605                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4606                 goto error_return;
4607         }
4608
4609         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4610         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4611         if (err)
4612                 goto error_return;
4613
4614         /*
4615          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4616          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4617          * using it
4618          */
4619         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4620         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4621         if (err)
4622                 goto error_return;
4623 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4624         {
4625                 int i;
4626                 for (i = 0; i < count_clusters; i++)
4627                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4628         }
4629 #endif
4630         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);
4631
4632         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4633         if (err)
4634                 goto error_return;
4635
4636         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4637                 struct ext4_free_data *new_entry;
4638                 /*
4639                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4640                  * be used until this transaction is committed
4641                  */
4642                 new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep, GFP_NOFS);
4643                 if (!new_entry) {
4644                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4645                         err = -ENOMEM;
4646                         goto error_return;
4647                 }
4648                 new_entry->efd_start_cluster = bit;
4649                 new_entry->efd_group = block_group;
4650                 new_entry->efd_count = count_clusters;
4651                 new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4652
4653                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4654                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4655                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4656         } else {
4657                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4658                  * with group lock held. generate_buddy look at
4659                  * them with group lock_held
4660                  */
4661                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4662                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count_clusters);
4663                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
4664         }
4665
4666         ret = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + count_clusters;
4667         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, ret);
4668         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, gdp, bitmap_bh,
4669                                    EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) / 8);
4670         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, gdp);
4671         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4672         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter, count_clusters);
4673
4674         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4675                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4676                 atomic_add(count_clusters,
4677                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4678         }
4679
4680         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4681
4682         freed += count;
4683
4684         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
4685                 dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
4686
4687         /* We dirtied the bitmap block */
4688         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4689         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4690
4691         /* And the group descriptor block */
4692         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4693         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4694         if (!err)
4695                 err = ret;
4696
4697         if (overflow && !err) {
4698                 block += count;
4699                 count = overflow;
4700                 put_bh(bitmap_bh);
4701                 goto do_more;
4702         }
4703         ext4_mark_super_dirty(sb);
4704 error_return:
4705         brelse(bitmap_bh);
4706         ext4_std_error(sb, err);
4707         return;
4708 }
4709
4710 /**
4711  * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
4712  * @handle:                     handle to this transaction
4713  * @sb:                         super block
4714  * @block:                      start physcial block to add to the block group
4715  * @count:                      number of blocks to free
4716  *
4717  * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
4718  */
4719 int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
4720                          ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
4721 {
4722         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4723         struct buffer_head *gd_bh;
4724         ext4_group_t block_group;
4725         ext4_grpblk_t bit;
4726         unsigned int i;
4727         struct ext4_group_desc *desc;
4728         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4729         struct ext4_buddy e4b;
4730         int err = 0, ret, blk_free_count;
4731         ext4_grpblk_t blocks_freed;
4732
4733         ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);
4734
4735         if (count == 0)
4736                 return 0;
4737
4738         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4739         /*
4740          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4741          * boundary.
4742          */
4743         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4744                 ext4_warning(sb, "too much blocks added to group %u\n",
4745                              block_group);
4746                 err = -EINVAL;
4747                 goto error_return;
4748         }
4749
4750         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4751         if (!bitmap_bh) {
4752                 err = -EIO;
4753                 goto error_return;
4754         }
4755
4756         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4757         if (!desc) {
4758                 err = -EIO;
4759                 goto error_return;
4760         }
4761
4762         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4763             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, desc), block, count) ||
4764             in_range(block, ext4_inode_table(sb, desc), sbi->s_itb_per_group) ||
4765             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, desc),
4766                      sbi->s_itb_per_group)) {
4767                 ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
4768                            "Block = %llu, count = %lu",
4769                            block, count);
4770                 err = -EINVAL;
4771                 goto error_return;
4772         }
4773
4774         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4775         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4776         if (err)
4777                 goto error_return;
4778
4779         /*
4780          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4781          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4782          * using it
4783          */
4784         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4785         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4786         if (err)
4787                 goto error_return;
4788
4789         for (i = 0, blocks_freed = 0; i < count; i++) {
4790                 BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "clear bit");
4791                 if (!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data)) {
4792                         ext4_error(sb, "bit already cleared for block %llu",
4793                                    (ext4_fsblk_t)(block + i));
4794                         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "bit already cleared");
4795                 } else {
4796                         blocks_freed++;
4797                 }
4798         }
4799
4800         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4801         if (err)
4802                 goto error_return;
4803
4804         /*
4805          * need to update group_info->bb_free and bitmap
4806          * with group lock held. generate_buddy look at
4807          * them with group lock_held
4808          */
4809         ext4_lock_group(sb, block_group);
4810         mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4811         mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, count);
4812         blk_free_count = blocks_freed + ext4_free_group_clusters(sb, desc);
4813         ext4_free_group_clusters_set(sb, desc, blk_free_count);
4814         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, block_group, desc, bitmap_bh,
4815                                    EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) / 8);
4816         ext4_group_desc_csum_set(sb, block_group, desc);
4817         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4818         percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
4819                            EXT4_B2C(sbi, blocks_freed));
4820
4821         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4822                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4823                 atomic_add(EXT4_B2C(sbi, blocks_freed),
4824                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
4825         }
4826
4827         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4828
4829         /* We dirtied the bitmap block */
4830         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4831         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4832
4833         /* And the group descriptor block */
4834         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4835         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4836         if (!err)
4837                 err = ret;
4838
4839 error_return:
4840         brelse(bitmap_bh);
4841         ext4_std_error(sb, err);
4842         return err;
4843 }
4844
4845 /**
4846  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4847  * @sb:         super block for the file system
4848  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
4849  * @count:      number of blocks to TRIM
4850  * @group:      alloc. group we are working with
4851  * @e4b:        ext4 buddy for the group
4852  *
4853  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
4854  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
4855  * be called with under the group lock.
4856  */
4857 static void ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
4858                              ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
4859 {
4860         struct ext4_free_extent ex;
4861
4862         trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);
4863
4864         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
4865
4866         ex.fe_start = start;
4867         ex.fe_group = group;
4868         ex.fe_len = count;
4869
4870         /*
4871          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
4872          * being trimmed.
4873          */
4874         mb_mark_used(e4b, &ex);
4875         ext4_unlock_group(sb, group);
4876         ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
4877         ext4_lock_group(sb, group);
4878         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
4879 }
4880
4881 /**
4882  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
4883  * @sb:                 super block for file system
4884  * @group:              group to be trimmed
4885  * @start:              first group block to examine
4886  * @max:                last group block to examine
4887  * @minblocks:          minimum extent block count
4888  *
4889  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
4890  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
4891  * the extent.
4892  *
4893  *
4894  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
4895  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
4896  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
4897  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
4898  */
4899 static ext4_grpblk_t
4900 ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
4901                    ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
4902                    ext4_grpblk_t minblocks)
4903 {
4904         void *bitmap;
4905         ext4_grpblk_t next, count = 0, free_count = 0;
4906         struct ext4_buddy e4b;
4907         int ret;
4908
4909         trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);
4910
4911         ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4912         if (ret) {
4913                 ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
4914                                 "information for %u", group);
4915                 return ret;
4916         }
4917         bitmap = e4b.bd_bitmap;
4918
4919         ext4_lock_group(sb, group);
4920         if (EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) &&
4921             minblocks >= atomic_read(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks))
4922                 goto out;
4923
4924         start = (e4b.bd_info->bb_first_free > start) ?
4925                 e4b.bd_info->bb_first_free : start;
4926
4927         while (start <= max) {
4928                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
4929                 if (start > max)
4930                         break;
4931                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max + 1, start);
4932
4933                 if ((next - start) >= minblocks) {
4934                         ext4_trim_extent(sb, start,
4935                                          next - start, group, &e4b);
4936                         count += next - start;
4937                 }
4938                 free_count += next - start;
4939                 start = next + 1;
4940
4941                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4942                         count = -ERESTARTSYS;
4943                         break;
4944                 }
4945
4946                 if (need_resched()) {
4947                         ext4_unlock_group(sb, group);
4948                         cond_resched();
4949                         ext4_lock_group(sb, group);
4950                 }
4951
4952                 if ((e4b.bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
4953                         break;
4954         }
4955
4956         if (!ret)
4957                 EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b.bd_info);
4958 out:
4959         ext4_unlock_group(sb, group);
4960         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4961
4962         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
4963                 count, group);
4964
4965         return count;
4966 }
4967
4968 /**
4969  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
4970  * @sb:                 superblock for filesystem
4971  * @range:              fstrim_range structure
4972  *
4973  * start:       First Byte to trim
4974  * len:         number of Bytes to trim from start
4975  * minlen:      minimum extent length in Bytes
4976  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
4977  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
4978  * is invoked to trim all free space.
4979  */
4980 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
4981 {
4982         struct ext4_group_info *grp;
4983         ext4_group_t group, first_group, last_group;
4984         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
4985         uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
4986         ext4_fsblk_t first_data_blk =
4987                         le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
4988         ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
4989         int ret = 0;
4990
4991         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
4992         end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
4993         minlen = range->minlen >> sb->s_blocksize_bits;
4994
4995         if (unlikely(minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) ||
4996             unlikely(start >= max_blks))
4997                 return -EINVAL;
4998         if (end >= max_blks)
4999                 end = max_blks - 1;
5000         if (end <= first_data_blk)
5001                 goto out;
5002         if (start < first_data_blk)
5003                 start = first_data_blk;
5004
5005         /* Determine first and last group to examine based on start and end */
5006         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
5007                                      &first_group, &first_cluster);
5008         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
5009                                      &last_group, &last_cluster);
5010
5011         /* end now represents the last cluster to discard in this group */
5012         end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
5013
5014         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
5015                 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
5016                 /* We only do this if the grp has never been initialized */
5017                 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
5018                         ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
5019                         if (ret)
5020                                 break;
5021                 }
5022
5023                 /*
5024                  * For all the groups except the last one, last cluster will
5025                  * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
5026                  * change it for the last group, note that last_cluster is
5027                  * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
5028                  */
5029                 if (group == last_group)
5030                         end = last_cluster;
5031
5032                 if (grp->bb_free >= minlen) {
5033                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
5034                                                 end, minlen);
5035                         if (cnt < 0) {
5036                                 ret = cnt;
5037                                 break;
5038                         }
5039                         trimmed += cnt;
5040                 }
5041
5042                 /*
5043                  * For every group except the first one, we are sure
5044                  * that the first cluster to discard will be cluster #0.
5045                  */
5046                 first_cluster = 0;
5047         }
5048
5049         if (!ret)
5050                 atomic_set(&EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks, minlen);
5051
5052 out:
5053         range->len = trimmed * sb->s_blocksize;
5054         return ret;
5055 }