]> bbs.cooldavid.org Git - net-next-2.6.git/blob - fs/ext4/mballoc.c
ext4: rename {exit,init}_ext4_*() to ext4_{exit,init}_*()
[net-next-2.6.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
3  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public 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 "mballoc.h"
25 #include <linux/debugfs.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <trace/events/ext4.h>
28
29 /*
30  * MUSTDO:
31  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
32  *   - search for metadata in few groups
33  *
34  * TODO v4:
35  *   - normalization should take into account whether file is still open
36  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
37  *   - don't normalize tails
38  *   - quota
39  *   - reservation for superuser
40  *
41  * TODO v3:
42  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
43  *   - track min/max extents in each group for better group selection
44  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
45  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
46  *   - error handling
47  */
48
49 /*
50  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
51  * near to the goal(block) value specified.
52  *
53  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
54  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
55  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
56  * would have after allocation, or the current file size, which ever
57  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
58  * select to use the group preallocation. The default value of
59  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
60  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
61  * terms of number of blocks.
62  *
63  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
64  * ensure that we have small files closer together on the disk.
65  *
66  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
67  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
68  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
69  * represented as:
70  *
71  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
72  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
73  * pa_len    -> length for this prealloc space
74  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space
75  *
76  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
77  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
78  * space we will consume the particular prealloc space. This make sure that
79  * that the we have contiguous physical blocks representing the file blocks
80  *
81  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
82  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
83  * pa_free.
84  *
85  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
86  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
87  * prealloc space. These are per CPU prealloc list repreasented as
88  *
89  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
90  *
91  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
92  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
93  *
94  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
95  * enough free space (pa_free) withing the prealloc space.
96  *
97  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
98  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
99  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
100  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
101  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
102  * we can access them through the page cache. The information regarding
103  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
104  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
105  * inode as:
106  *
107  *  {                        page                        }
108  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
109  *
110  *
111  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
112  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE /
113  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
114  * which is blocks_per_page/2
115  *
116  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
117  * away when the filesystem is unmounted.
118  *
119  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
120  * to locate that many free blocks we return with additional information
121  * regarding rest of the contiguous physical block available
122  *
123  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
124  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
125  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
126  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
127  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
128  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
129  * sbi->s_mb_group_prealloc. Default value of s_mb_group_prealloc is
130  * 512 blocks. This can be tuned via
131  * /sys/fs/ext4/<partition/mb_group_prealloc. The value is represented in
132  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
133  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
134  * stripe value (sbi->s_stripe)
135  *
136  * The regular allocator(using the buddy cache) supports few tunables.
137  *
138  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
139  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
140  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
141  *
142  * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
143  * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
144  * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
145  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
146  * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
147  * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
148  * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
149  * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
150  * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
151  * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
152  * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
153  * the group specified as the goal value in allocation context via
154  * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
155  * can used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
156  * checked.
157  *
158  * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
159  * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
160  * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
161  * subsequent request.
162  */
163
164 /*
165  * mballoc operates on the following data:
166  *  - on-disk bitmap
167  *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
168  *  - preallocation descriptors (PAs)
169  *
170  * there are two types of preallocations:
171  *  - inode
172  *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
173  *    it describes part of inode's space preallocated to specific
174  *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
175  *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
176  *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
177  *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
178  *    also means that freeing any block within descriptor's range
179  *    must discard all preallocated blocks.
180  *  - locality group
181  *    assigned to specific locality group which does not translate to
182  *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
183  *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
184  *    it's consumed from the beginning to the end.
185  *
186  * relation between them can be expressed as:
187  *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
188  *
189  * this mean blocks mballoc considers used are:
190  *  - allocated blocks (persistent)
191  *  - preallocated blocks (non-persistent)
192  *
193  * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
194  * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
195  * literally -- time is discrete and delimited by locks.
196  *
197  *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
198  *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
199  *
200  * all operations can be expressed as:
201  *  - init buddy:                       buddy = on-disk + PAs
202  *  - new PA:                           buddy += N; PA = N
203  *  - use inode PA:                     on-disk += N; PA -= N
204  *  - discard inode PA                  buddy -= on-disk - PA; PA = 0
205  *  - use locality group PA             on-disk += N; PA -= N
206  *  - discard locality group PA         buddy -= PA; PA = 0
207  *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
208  *        is used in real operation because we can't know actual used
209  *        bits from PA, only from on-disk bitmap
210  *
211  * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
212  * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
213  * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
214  * the following knowledge:
215  *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
216  *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
217  *     nobody can re-allocate that block
218  *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
219  *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
220  *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
221  *     block
222  *
223  * so, now we're building a concurrency table:
224  *  - init buddy vs.
225  *    - new PA
226  *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
227  *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
228  *    - use inode PA
229  *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
230  *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
231  *    - discard inode PA
232  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
233  *    - use locality group PA
234  *      again PA-=N must be serialized with init
235  *    - discard locality group PA
236  *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
237  *  - new PA vs.
238  *    - use inode PA
239  *      i_data_sem serializes them
240  *    - discard inode PA
241  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
242  *    - use locality group PA
243  *      some mutex should serialize them
244  *    - discard locality group PA
245  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
246  *  - use inode PA
247  *    - use inode PA
248  *      i_data_sem or another mutex should serializes them
249  *    - discard inode PA
250  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
251  *    - use locality group PA
252  *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
253  *    - discard locality group PA
254  *      discard process must wait until PA isn't used by another process
255  *
256  * now we're ready to make few consequences:
257  *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
258  *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
259  *  - PA changes only after on-disk bitmap
260  *  - discard must not compete with init. either init is done before
261  *    any discard or they're serialized somehow
262  *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
263  *
264  * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
265  * in this case, but we should care about concurrent init
266  *
267  */
268
269  /*
270  * Logic in few words:
271  *
272  *  - allocation:
273  *    load group
274  *    find blocks
275  *    mark bits in on-disk bitmap
276  *    release group
277  *
278  *  - use preallocation:
279  *    find proper PA (per-inode or group)
280  *    load group
281  *    mark bits in on-disk bitmap
282  *    release group
283  *    release PA
284  *
285  *  - free:
286  *    load group
287  *    mark bits in on-disk bitmap
288  *    release group
289  *
290  *  - discard preallocations in group:
291  *    mark PAs deleted
292  *    move them onto local list
293  *    load on-disk bitmap
294  *    load group
295  *    remove PA from object (inode or locality group)
296  *    mark free blocks in-core
297  *
298  *  - discard inode's preallocations:
299  */
300
301 /*
302  * Locking rules
303  *
304  * Locks:
305  *  - bitlock on a group        (group)
306  *  - object (inode/locality)   (object)
307  *  - per-pa lock               (pa)
308  *
309  * Paths:
310  *  - new pa
311  *    object
312  *    group
313  *
314  *  - find and use pa:
315  *    pa
316  *
317  *  - release consumed pa:
318  *    pa
319  *    group
320  *    object
321  *
322  *  - generate in-core bitmap:
323  *    group
324  *        pa
325  *
326  *  - discard all for given object (inode, locality group):
327  *    object
328  *        pa
329  *    group
330  *
331  *  - discard all for given group:
332  *    group
333  *        pa
334  *    group
335  *        object
336  *
337  */
338 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
339 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
340 static struct kmem_cache *ext4_free_ext_cachep;
341
342 /* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
343  * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
344  * each unique s_blocksize_bits */
345 #define NR_GRPINFO_CACHES       \
346         (EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE + 1)
347 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
348
349 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
350                                         ext4_group_t group);
351 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
352                                                 ext4_group_t group);
353 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn);
354
355 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
356 {
357 #if BITS_PER_LONG == 64
358         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
359         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
360 #elif BITS_PER_LONG == 32
361         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
362         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
363 #else
364 #error "how many bits you are?!"
365 #endif
366         return addr;
367 }
368
369 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
370 {
371         /*
372          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
373          * needs unsigned long aligned address
374          */
375         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
376         return ext4_test_bit(bit, addr);
377 }
378
379 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
380 {
381         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
382         ext4_set_bit(bit, addr);
383 }
384
385 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
386 {
387         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
388         ext4_clear_bit(bit, addr);
389 }
390
391 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
392 {
393         int fix = 0, ret, tmpmax;
394         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
395         tmpmax = max + fix;
396         start += fix;
397
398         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
399         if (ret > max)
400                 return max;
401         return ret;
402 }
403
404 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
405 {
406         int fix = 0, ret, tmpmax;
407         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
408         tmpmax = max + fix;
409         start += fix;
410
411         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
412         if (ret > max)
413                 return max;
414         return ret;
415 }
416
417 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
418 {
419         char *bb;
420
421         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
422         BUG_ON(max == NULL);
423
424         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
425                 *max = 0;
426                 return NULL;
427         }
428
429         /* at order 0 we see each particular block */
430         *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
431         if (order == 0)
432                 return EXT4_MB_BITMAP(e4b);
433
434         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b) + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
435         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
436
437         return bb;
438 }
439
440 #ifdef DOUBLE_CHECK
441 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
442                            int first, int count)
443 {
444         int i;
445         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
446
447         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
448                 return;
449         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
450         for (i = 0; i < count; i++) {
451                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
452                         ext4_fsblk_t blocknr;
453
454                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
455                         blocknr += first + i;
456                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
457                                               inode ? inode->i_ino : 0,
458                                               blocknr,
459                                               "freeing block already freed "
460                                               "(bit %u)",
461                                               first + i);
462                 }
463                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
464         }
465 }
466
467 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
468 {
469         int i;
470
471         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
472                 return;
473         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
474         for (i = 0; i < count; i++) {
475                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
476                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
477         }
478 }
479
480 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
481 {
482         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
483                 unsigned char *b1, *b2;
484                 int i;
485                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
486                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
487                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
488                         if (b1[i] != b2[i]) {
489                                 printk(KERN_ERR "corruption in group %u "
490                                        "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
491                                        "on disk/prealloc\n",
492                                        e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
493                                 BUG();
494                         }
495                 }
496         }
497 }
498
499 #else
500 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
501                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
502 {
503         return;
504 }
505 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
506                                                 int first, int count)
507 {
508         return;
509 }
510 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
511 {
512         return;
513 }
514 #endif
515
516 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
517
518 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
519 do {                                                                    \
520         if (!(assert)) {                                                \
521                 printk(KERN_EMERG                                       \
522                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
523                         function, file, line, # assert);                \
524                 BUG();                                                  \
525         }                                                               \
526 } while (0)
527
528 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
529                                 const char *function, int line)
530 {
531         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
532         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
533         int max;
534         int max2;
535         int i;
536         int j;
537         int k;
538         int count;
539         struct ext4_group_info *grp;
540         int fragments = 0;
541         int fstart;
542         struct list_head *cur;
543         void *buddy;
544         void *buddy2;
545
546         {
547                 static int mb_check_counter;
548                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
549                         return 0;
550         }
551
552         while (order > 1) {
553                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
554                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
555                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
556                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
557                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
558                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
559
560                 count = 0;
561                 for (i = 0; i < max; i++) {
562
563                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
564                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
565                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
566                                         MB_CHECK_ASSERT(
567                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
568                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
569                                         MB_CHECK_ASSERT(
570                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
571                                 }
572                                 continue;
573                         }
574
575                         /* both bits in buddy2 must be 0 */
576                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
577                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
578
579                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
580                                 k = (i * (1 << order)) + j;
581                                 MB_CHECK_ASSERT(
582                                         !mb_test_bit(k, EXT4_MB_BITMAP(e4b)));
583                         }
584                         count++;
585                 }
586                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
587                 order--;
588         }
589
590         fstart = -1;
591         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
592         for (i = 0; i < max; i++) {
593                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
594                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
595                         if (fstart == -1) {
596                                 fragments++;
597                                 fstart = i;
598                         }
599                         continue;
600                 }
601                 fstart = -1;
602                 /* check used bits only */
603                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
604                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
605                         k = i >> j;
606                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
607                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
608                 }
609         }
610         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
611         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
612
613         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
614         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
615         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
616                 ext4_group_t groupnr;
617                 struct ext4_prealloc_space *pa;
618                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
619                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
620                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
621                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
622                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
623         }
624         return 0;
625 }
626 #undef MB_CHECK_ASSERT
627 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
628                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
629 #else
630 #define mb_check_buddy(e4b)
631 #endif
632
633 /* FIXME!! need more doc */
634 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
635                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
636                                         struct ext4_group_info *grp)
637 {
638         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
639         ext4_grpblk_t min;
640         ext4_grpblk_t max;
641         ext4_grpblk_t chunk;
642         unsigned short border;
643
644         BUG_ON(len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb));
645
646         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
647
648         while (len > 0) {
649                 /* find how many blocks can be covered since this position */
650                 max = ffs(first | border) - 1;
651
652                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
653                 min = fls(len) - 1;
654
655                 if (max < min)
656                         min = max;
657                 chunk = 1 << min;
658
659                 /* mark multiblock chunks only */
660                 grp->bb_counters[min]++;
661                 if (min > 0)
662                         mb_clear_bit(first >> min,
663                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
664
665                 len -= chunk;
666                 first += chunk;
667         }
668 }
669
670 /*
671  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
672  * group.
673  */
674 static void
675 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
676 {
677         int i;
678         int bits;
679
680         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
681
682         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
683         for (i = bits; i >= 0; i--) {
684                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
685                         grp->bb_largest_free_order = i;
686                         break;
687                 }
688         }
689 }
690
691 static noinline_for_stack
692 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
693                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
694 {
695         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
696         ext4_grpblk_t max = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
697         ext4_grpblk_t i = 0;
698         ext4_grpblk_t first;
699         ext4_grpblk_t len;
700         unsigned free = 0;
701         unsigned fragments = 0;
702         unsigned long long period = get_cycles();
703
704         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
705          * of on-disk bitmap and preallocations */
706         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
707         grp->bb_first_free = i;
708         while (i < max) {
709                 fragments++;
710                 first = i;
711                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
712                 len = i - first;
713                 free += len;
714                 if (len > 1)
715                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
716                 else
717                         grp->bb_counters[0]++;
718                 if (i < max)
719                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
720         }
721         grp->bb_fragments = fragments;
722
723         if (free != grp->bb_free) {
724                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
725                                       "%u blocks in bitmap, %u in gd",
726                                       free, grp->bb_free);
727                 /*
728                  * If we intent to continue, we consider group descritor
729                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
730                  */
731                 grp->bb_free = free;
732         }
733         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
734
735         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
736
737         period = get_cycles() - period;
738         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
739         EXT4_SB(sb)->s_mb_buddies_generated++;
740         EXT4_SB(sb)->s_mb_generation_time += period;
741         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_bal_lock);
742 }
743
744 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
745  * for convenience. The information regarding each group
746  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
747  * block bitmap and buddy information. The information are
748  * stored in the inode as
749  *
750  * {                        page                        }
751  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
752  *
753  *
754  * one block each for bitmap and buddy information.
755  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
756  * contain blocks_per_page (PAGE_CACHE_SIZE / blocksize)  blocks.
757  * So it can have information regarding groups_per_page which
758  * is blocks_per_page/2
759  *
760  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
761  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
762  */
763
764 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore)
765 {
766         ext4_group_t ngroups;
767         int blocksize;
768         int blocks_per_page;
769         int groups_per_page;
770         int err = 0;
771         int i;
772         ext4_group_t first_group;
773         int first_block;
774         struct super_block *sb;
775         struct buffer_head *bhs;
776         struct buffer_head **bh;
777         struct inode *inode;
778         char *data;
779         char *bitmap;
780
781         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
782
783         inode = page->mapping->host;
784         sb = inode->i_sb;
785         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
786         blocksize = 1 << inode->i_blkbits;
787         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / blocksize;
788
789         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
790         if (groups_per_page == 0)
791                 groups_per_page = 1;
792
793         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
794         if (groups_per_page > 1) {
795                 err = -ENOMEM;
796                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
797                 bh = kzalloc(i, GFP_NOFS);
798                 if (bh == NULL)
799                         goto out;
800         } else
801                 bh = &bhs;
802
803         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
804
805         /* read all groups the page covers into the cache */
806         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
807                 struct ext4_group_desc *desc;
808
809                 if (first_group + i >= ngroups)
810                         break;
811
812                 err = -EIO;
813                 desc = ext4_get_group_desc(sb, first_group + i, NULL);
814                 if (desc == NULL)
815                         goto out;
816
817                 err = -ENOMEM;
818                 bh[i] = sb_getblk(sb, ext4_block_bitmap(sb, desc));
819                 if (bh[i] == NULL)
820                         goto out;
821
822                 if (bitmap_uptodate(bh[i]))
823                         continue;
824
825                 lock_buffer(bh[i]);
826                 if (bitmap_uptodate(bh[i])) {
827                         unlock_buffer(bh[i]);
828                         continue;
829                 }
830                 ext4_lock_group(sb, first_group + i);
831                 if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
832                         ext4_init_block_bitmap(sb, bh[i],
833                                                 first_group + i, desc);
834                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
835                         set_buffer_uptodate(bh[i]);
836                         ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
837                         unlock_buffer(bh[i]);
838                         continue;
839                 }
840                 ext4_unlock_group(sb, first_group + i);
841                 if (buffer_uptodate(bh[i])) {
842                         /*
843                          * if not uninit if bh is uptodate,
844                          * bitmap is also uptodate
845                          */
846                         set_bitmap_uptodate(bh[i]);
847                         unlock_buffer(bh[i]);
848                         continue;
849                 }
850                 get_bh(bh[i]);
851                 /*
852                  * submit the buffer_head for read. We can
853                  * safely mark the bitmap as uptodate now.
854                  * We do it here so the bitmap uptodate bit
855                  * get set with buffer lock held.
856                  */
857                 set_bitmap_uptodate(bh[i]);
858                 bh[i]->b_end_io = end_buffer_read_sync;
859                 submit_bh(READ, bh[i]);
860                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", first_group + i);
861         }
862
863         /* wait for I/O completion */
864         for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
865                 wait_on_buffer(bh[i]);
866
867         err = -EIO;
868         for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
869                 if (!buffer_uptodate(bh[i]))
870                         goto out;
871
872         err = 0;
873         first_block = page->index * blocks_per_page;
874         /* init the page  */
875         memset(page_address(page), 0xff, PAGE_CACHE_SIZE);
876         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
877                 int group;
878                 struct ext4_group_info *grinfo;
879
880                 group = (first_block + i) >> 1;
881                 if (group >= ngroups)
882                         break;
883
884                 /*
885                  * data carry information regarding this
886                  * particular group in the format specified
887                  * above
888                  *
889                  */
890                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
891                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
892
893                 /*
894                  * We place the buddy block and bitmap block
895                  * close together
896                  */
897                 if ((first_block + i) & 1) {
898                         /* this is block of buddy */
899                         BUG_ON(incore == NULL);
900                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
901                                 group, page->index, i * blocksize);
902                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
903                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
904                         grinfo->bb_fragments = 0;
905                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
906                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
907                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
908                         /*
909                          * incore got set to the group block bitmap below
910                          */
911                         ext4_lock_group(sb, group);
912                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
913                         ext4_unlock_group(sb, group);
914                         incore = NULL;
915                 } else {
916                         /* this is block of bitmap */
917                         BUG_ON(incore != NULL);
918                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
919                                 group, page->index, i * blocksize);
920                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
921
922                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
923                         ext4_lock_group(sb, group);
924                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
925
926                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
927                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
928                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
929                         ext4_unlock_group(sb, group);
930
931                         /* set incore so that the buddy information can be
932                          * generated using this
933                          */
934                         incore = data;
935                 }
936         }
937         SetPageUptodate(page);
938
939 out:
940         if (bh) {
941                 for (i = 0; i < groups_per_page && bh[i]; i++)
942                         brelse(bh[i]);
943                 if (bh != &bhs)
944                         kfree(bh);
945         }
946         return err;
947 }
948
949 /*
950  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
951  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
952  * calling this routine!
953  */
954 static noinline_for_stack
955 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
956 {
957
958         int ret = 0;
959         void *bitmap;
960         int blocks_per_page;
961         int block, pnum, poff;
962         int num_grp_locked = 0;
963         struct ext4_group_info *this_grp;
964         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
965         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
966         struct page *page = NULL, *bitmap_page = NULL;
967
968         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
969         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
970         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
971         /*
972          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
973          * page which map to the group from which we are already
974          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
975          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
976          * would have taken the alloc_sem lock.
977          */
978         num_grp_locked =  ext4_mb_get_buddy_cache_lock(sb, group);
979         if (!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
980                 /*
981                  * somebody initialized the group
982                  * return without doing anything
983                  */
984                 ret = 0;
985                 goto err;
986         }
987         /*
988          * the buddy cache inode stores the block bitmap
989          * and buddy information in consecutive blocks.
990          * So for each group we need two blocks.
991          */
992         block = group * 2;
993         pnum = block / blocks_per_page;
994         poff = block % blocks_per_page;
995         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
996         if (page) {
997                 BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
998                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
999                 if (ret) {
1000                         unlock_page(page);
1001                         goto err;
1002                 }
1003                 unlock_page(page);
1004         }
1005         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1006                 ret = -EIO;
1007                 goto err;
1008         }
1009         mark_page_accessed(page);
1010         bitmap_page = page;
1011         bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1012
1013         /* init buddy cache */
1014         block++;
1015         pnum = block / blocks_per_page;
1016         poff = block % blocks_per_page;
1017         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1018         if (page == bitmap_page) {
1019                 /*
1020                  * If both the bitmap and buddy are in
1021                  * the same page we don't need to force
1022                  * init the buddy
1023                  */
1024                 unlock_page(page);
1025         } else if (page) {
1026                 BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1027                 ret = ext4_mb_init_cache(page, bitmap);
1028                 if (ret) {
1029                         unlock_page(page);
1030                         goto err;
1031                 }
1032                 unlock_page(page);
1033         }
1034         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1035                 ret = -EIO;
1036                 goto err;
1037         }
1038         mark_page_accessed(page);
1039 err:
1040         ext4_mb_put_buddy_cache_lock(sb, group, num_grp_locked);
1041         if (bitmap_page)
1042                 page_cache_release(bitmap_page);
1043         if (page)
1044                 page_cache_release(page);
1045         return ret;
1046 }
1047
1048 /*
1049  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1050  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1051  * calling this routine!
1052  */
1053 static noinline_for_stack int
1054 ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1055                                         struct ext4_buddy *e4b)
1056 {
1057         int blocks_per_page;
1058         int block;
1059         int pnum;
1060         int poff;
1061         struct page *page;
1062         int ret;
1063         struct ext4_group_info *grp;
1064         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1065         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1066
1067         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1068
1069         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1070         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1071
1072         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1073         e4b->bd_info = ext4_get_group_info(sb, group);
1074         e4b->bd_sb = sb;
1075         e4b->bd_group = group;
1076         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1077         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1078         e4b->alloc_semp = &grp->alloc_sem;
1079
1080         /* Take the read lock on the group alloc
1081          * sem. This would make sure a parallel
1082          * ext4_mb_init_group happening on other
1083          * groups mapped by the page is blocked
1084          * till we are done with allocation
1085          */
1086 repeat_load_buddy:
1087         down_read(e4b->alloc_semp);
1088
1089         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1090                 /* we need to check for group need init flag
1091                  * with alloc_semp held so that we can be sure
1092                  * that new blocks didn't get added to the group
1093                  * when we are loading the buddy cache
1094                  */
1095                 up_read(e4b->alloc_semp);
1096                 /*
1097                  * we need full data about the group
1098                  * to make a good selection
1099                  */
1100                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group);
1101                 if (ret)
1102                         return ret;
1103                 goto repeat_load_buddy;
1104         }
1105
1106         /*
1107          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1108          * and buddy information in consecutive blocks.
1109          * So for each group we need two blocks.
1110          */
1111         block = group * 2;
1112         pnum = block / blocks_per_page;
1113         poff = block % blocks_per_page;
1114
1115         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1116          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1117         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1118         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1119                 if (page)
1120                         /*
1121                          * drop the page reference and try
1122                          * to get the page with lock. If we
1123                          * are not uptodate that implies
1124                          * somebody just created the page but
1125                          * is yet to initialize the same. So
1126                          * wait for it to initialize.
1127                          */
1128                         page_cache_release(page);
1129                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1130                 if (page) {
1131                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1132                         if (!PageUptodate(page)) {
1133                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL);
1134                                 if (ret) {
1135                                         unlock_page(page);
1136                                         goto err;
1137                                 }
1138                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1139                                                (poff * sb->s_blocksize));
1140                         }
1141                         unlock_page(page);
1142                 }
1143         }
1144         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1145                 ret = -EIO;
1146                 goto err;
1147         }
1148         e4b->bd_bitmap_page = page;
1149         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1150         mark_page_accessed(page);
1151
1152         block++;
1153         pnum = block / blocks_per_page;
1154         poff = block % blocks_per_page;
1155
1156         page = find_get_page(inode->i_mapping, pnum);
1157         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1158                 if (page)
1159                         page_cache_release(page);
1160                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, GFP_NOFS);
1161                 if (page) {
1162                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1163                         if (!PageUptodate(page)) {
1164                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap);
1165                                 if (ret) {
1166                                         unlock_page(page);
1167                                         goto err;
1168                                 }
1169                         }
1170                         unlock_page(page);
1171                 }
1172         }
1173         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1174                 ret = -EIO;
1175                 goto err;
1176         }
1177         e4b->bd_buddy_page = page;
1178         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1179         mark_page_accessed(page);
1180
1181         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1182         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1183
1184         return 0;
1185
1186 err:
1187         if (e4b->bd_bitmap_page)
1188                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1189         if (e4b->bd_buddy_page)
1190                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1191         e4b->bd_buddy = NULL;
1192         e4b->bd_bitmap = NULL;
1193
1194         /* Done with the buddy cache */
1195         up_read(e4b->alloc_semp);
1196         return ret;
1197 }
1198
1199 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1200 {
1201         if (e4b->bd_bitmap_page)
1202                 page_cache_release(e4b->bd_bitmap_page);
1203         if (e4b->bd_buddy_page)
1204                 page_cache_release(e4b->bd_buddy_page);
1205         /* Done with the buddy cache */
1206         if (e4b->alloc_semp)
1207                 up_read(e4b->alloc_semp);
1208 }
1209
1210
1211 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1212 {
1213         int order = 1;
1214         void *bb;
1215
1216         BUG_ON(EXT4_MB_BITMAP(e4b) == EXT4_MB_BUDDY(e4b));
1217         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1218
1219         bb = EXT4_MB_BUDDY(e4b);
1220         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1221                 block = block >> 1;
1222                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1223                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1224                         return order;
1225                 }
1226                 bb += 1 << (e4b->bd_blkbits - order);
1227                 order++;
1228         }
1229         return 0;
1230 }
1231
1232 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1233 {
1234         __u32 *addr;
1235
1236         len = cur + len;
1237         while (cur < len) {
1238                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1239                         /* fast path: clear whole word at once */
1240                         addr = bm + (cur >> 3);
1241                         *addr = 0;
1242                         cur += 32;
1243                         continue;
1244                 }
1245                 mb_clear_bit(cur, bm);
1246                 cur++;
1247         }
1248 }
1249
1250 static void mb_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1251 {
1252         __u32 *addr;
1253
1254         len = cur + len;
1255         while (cur < len) {
1256                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1257                         /* fast path: set whole word at once */
1258                         addr = bm + (cur >> 3);
1259                         *addr = 0xffffffff;
1260                         cur += 32;
1261                         continue;
1262                 }
1263                 mb_set_bit(cur, bm);
1264                 cur++;
1265         }
1266 }
1267
1268 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1269                           int first, int count)
1270 {
1271         int block = 0;
1272         int max = 0;
1273         int order;
1274         void *buddy;
1275         void *buddy2;
1276         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1277
1278         BUG_ON(first + count > (sb->s_blocksize << 3));
1279         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1280         mb_check_buddy(e4b);
1281         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1282
1283         e4b->bd_info->bb_free += count;
1284         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1285                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1286
1287         /* let's maintain fragments counter */
1288         if (first != 0)
1289                 block = !mb_test_bit(first - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1290         if (first + count < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1291                 max = !mb_test_bit(first + count, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1292         if (block && max)
1293                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1294         else if (!block && !max)
1295                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1296
1297         /* let's maintain buddy itself */
1298         while (count-- > 0) {
1299                 block = first++;
1300                 order = 0;
1301
1302                 if (!mb_test_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b))) {
1303                         ext4_fsblk_t blocknr;
1304
1305                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1306                         blocknr += block;
1307                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1308                                               inode ? inode->i_ino : 0,
1309                                               blocknr,
1310                                               "freeing already freed block "
1311                                               "(bit %u)", block);
1312                 }
1313                 mb_clear_bit(block, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1314                 e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1315
1316                 /* start of the buddy */
1317                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1318
1319                 do {
1320                         block &= ~1UL;
1321                         if (mb_test_bit(block, buddy) ||
1322                                         mb_test_bit(block + 1, buddy))
1323                                 break;
1324
1325                         /* both the buddies are free, try to coalesce them */
1326                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order + 1, &max);
1327
1328                         if (!buddy2)
1329                                 break;
1330
1331                         if (order > 0) {
1332                                 /* for special purposes, we don't set
1333                                  * free bits in bitmap */
1334                                 mb_set_bit(block, buddy);
1335                                 mb_set_bit(block + 1, buddy);
1336                         }
1337                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1338                         e4b->bd_info->bb_counters[order]--;
1339
1340                         block = block >> 1;
1341                         order++;
1342                         e4b->bd_info->bb_counters[order]++;
1343
1344                         mb_clear_bit(block, buddy2);
1345                         buddy = buddy2;
1346                 } while (1);
1347         }
1348         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1349         mb_check_buddy(e4b);
1350 }
1351
1352 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int order, int block,
1353                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1354 {
1355         int next = block;
1356         int max;
1357         int ord;
1358         void *buddy;
1359
1360         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1361         BUG_ON(ex == NULL);
1362
1363         buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1364         BUG_ON(buddy == NULL);
1365         BUG_ON(block >= max);
1366         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1367                 ex->fe_len = 0;
1368                 ex->fe_start = 0;
1369                 ex->fe_group = 0;
1370                 return 0;
1371         }
1372
1373         /* FIXME dorp order completely ? */
1374         if (likely(order == 0)) {
1375                 /* find actual order */
1376                 order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1377                 block = block >> order;
1378         }
1379
1380         ex->fe_len = 1 << order;
1381         ex->fe_start = block << order;
1382         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1383
1384         /* calc difference from given start */
1385         next = next - ex->fe_start;
1386         ex->fe_len -= next;
1387         ex->fe_start += next;
1388
1389         while (needed > ex->fe_len &&
1390                (buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1391
1392                 if (block + 1 >= max)
1393                         break;
1394
1395                 next = (block + 1) * (1 << order);
1396                 if (mb_test_bit(next, EXT4_MB_BITMAP(e4b)))
1397                         break;
1398
1399                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1400
1401                 order = ord;
1402                 block = next >> order;
1403                 ex->fe_len += 1 << order;
1404         }
1405
1406         BUG_ON(ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1407         return ex->fe_len;
1408 }
1409
1410 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1411 {
1412         int ord;
1413         int mlen = 0;
1414         int max = 0;
1415         int cur;
1416         int start = ex->fe_start;
1417         int len = ex->fe_len;
1418         unsigned ret = 0;
1419         int len0 = len;
1420         void *buddy;
1421
1422         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1423         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1424         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1425         mb_check_buddy(e4b);
1426         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1427
1428         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1429         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1430                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1431
1432         /* let's maintain fragments counter */
1433         if (start != 0)
1434                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1435         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1436                 max = !mb_test_bit(start + len, EXT4_MB_BITMAP(e4b));
1437         if (mlen && max)
1438                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1439         else if (!mlen && !max)
1440                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1441
1442         /* let's maintain buddy itself */
1443         while (len) {
1444                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1445
1446                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1447                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1448                         mlen = 1 << ord;
1449                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1450                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1451                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1452                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1453                         start += mlen;
1454                         len -= mlen;
1455                         BUG_ON(len < 0);
1456                         continue;
1457                 }
1458
1459                 /* store for history */
1460                 if (ret == 0)
1461                         ret = len | (ord << 16);
1462
1463                 /* we have to split large buddy */
1464                 BUG_ON(ord <= 0);
1465                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1466                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1467                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1468
1469                 ord--;
1470                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1471                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1472                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1473                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1474                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1475                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1476         }
1477         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1478
1479         mb_set_bits(EXT4_MB_BITMAP(e4b), ex->fe_start, len0);
1480         mb_check_buddy(e4b);
1481
1482         return ret;
1483 }
1484
1485 /*
1486  * Must be called under group lock!
1487  */
1488 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1489                                         struct ext4_buddy *e4b)
1490 {
1491         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1492         int ret;
1493
1494         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1495         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1496
1497         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1498         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1499         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1500
1501         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1502          * allocated blocks for history */
1503         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1504
1505         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1506         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1507         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1508
1509         /*
1510          * take the page reference. We want the page to be pinned
1511          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1512          * group until we update the bitmap. That would mean we
1513          * double allocate blocks. The reference is dropped
1514          * in ext4_mb_release_context
1515          */
1516         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1517         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1518         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1519         get_page(ac->ac_buddy_page);
1520         /* on allocation we use ac to track the held semaphore */
1521         ac->alloc_semp =  e4b->alloc_semp;
1522         e4b->alloc_semp = NULL;
1523         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1524         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1525                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1526                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1527                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1528                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1529         }
1530 }
1531
1532 /*
1533  * regular allocator, for general purposes allocation
1534  */
1535
1536 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1537                                         struct ext4_buddy *e4b,
1538                                         int finish_group)
1539 {
1540         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1541         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1542         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1543         struct ext4_free_extent ex;
1544         int max;
1545
1546         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1547                 return;
1548         /*
1549          * We don't want to scan for a whole year
1550          */
1551         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1552                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1553                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1554                 return;
1555         }
1556
1557         /*
1558          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1559          */
1560         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1561                 return;
1562
1563         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1564                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1565                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1566                  * when it was found (within this lock-unlock
1567                  * period or not) */
1568                 max = mb_find_extent(e4b, 0, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1569                 if (max >= gex->fe_len) {
1570                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1571                         return;
1572                 }
1573         }
1574 }
1575
1576 /*
1577  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1578  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1579  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1580  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1581  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1582  * mballoc can't find good enough extent.
1583  *
1584  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1585  */
1586 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1587                                         struct ext4_free_extent *ex,
1588                                         struct ext4_buddy *e4b)
1589 {
1590         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1591         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1592
1593         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1594         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1595         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1596         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1597
1598         ac->ac_found++;
1599
1600         /*
1601          * The special case - take what you catch first
1602          */
1603         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1604                 *bex = *ex;
1605                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1606                 return;
1607         }
1608
1609         /*
1610          * Let's check whether the chuck is good enough
1611          */
1612         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1613                 *bex = *ex;
1614                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1615                 return;
1616         }
1617
1618         /*
1619          * If this is first found extent, just store it in the context
1620          */
1621         if (bex->fe_len == 0) {
1622                 *bex = *ex;
1623                 return;
1624         }
1625
1626         /*
1627          * If new found extent is better, store it in the context
1628          */
1629         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1630                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1631                  * larger than previous best one is better */
1632                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1633                         *bex = *ex;
1634         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1635                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1636                  * an extent that still satisfy the request, but is
1637                  * smaller than previous one */
1638                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1639                         *bex = *ex;
1640         }
1641
1642         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1643 }
1644
1645 static noinline_for_stack
1646 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1647                                         struct ext4_buddy *e4b)
1648 {
1649         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1650         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1651         int max;
1652         int err;
1653
1654         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1655         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1656         if (err)
1657                 return err;
1658
1659         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1660         max = mb_find_extent(e4b, 0, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1661
1662         if (max > 0) {
1663                 ac->ac_b_ex = ex;
1664                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1665         }
1666
1667         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1668         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1669
1670         return 0;
1671 }
1672
1673 static noinline_for_stack
1674 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1675                                 struct ext4_buddy *e4b)
1676 {
1677         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1678         int max;
1679         int err;
1680         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1681         struct ext4_free_extent ex;
1682
1683         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1684                 return 0;
1685
1686         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1687         if (err)
1688                 return err;
1689
1690         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1691         max = mb_find_extent(e4b, 0, ac->ac_g_ex.fe_start,
1692                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1693
1694         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1695                 ext4_fsblk_t start;
1696
1697                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1698                         ex.fe_start;
1699                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1700                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1701                         ac->ac_found++;
1702                         ac->ac_b_ex = ex;
1703                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1704                 }
1705         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1706                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1707                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1708                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1709                 ac->ac_found++;
1710                 ac->ac_b_ex = ex;
1711                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1712         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1713                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1714                  * number of blocks to an existing extent */
1715                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1716                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1717                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1718                 ac->ac_found++;
1719                 ac->ac_b_ex = ex;
1720                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1721         }
1722         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1723         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1724
1725         return 0;
1726 }
1727
1728 /*
1729  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1730  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1731  */
1732 static noinline_for_stack
1733 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1734                                         struct ext4_buddy *e4b)
1735 {
1736         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1737         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1738         void *buddy;
1739         int i;
1740         int k;
1741         int max;
1742
1743         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1744         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1745                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1746                         continue;
1747
1748                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1749                 BUG_ON(buddy == NULL);
1750
1751                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1752                 BUG_ON(k >= max);
1753
1754                 ac->ac_found++;
1755
1756                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1757                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1758                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1759
1760                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1761
1762                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1763
1764                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1765                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1766
1767                 break;
1768         }
1769 }
1770
1771 /*
1772  * The routine scans the group and measures all found extents.
1773  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1774  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1775  */
1776 static noinline_for_stack
1777 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1778                                         struct ext4_buddy *e4b)
1779 {
1780         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1781         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1782         struct ext4_free_extent ex;
1783         int i;
1784         int free;
1785
1786         free = e4b->bd_info->bb_free;
1787         BUG_ON(free <= 0);
1788
1789         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1790
1791         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1792                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1793                                                 EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb), i);
1794                 if (i >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1795                         /*
1796                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1797                          * free blocks even though group info says we
1798                          * we have free blocks
1799                          */
1800                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1801                                         "%d free blocks as per "
1802                                         "group info. But bitmap says 0",
1803                                         free);
1804                         break;
1805                 }
1806
1807                 mb_find_extent(e4b, 0, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1808                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1809                 if (free < ex.fe_len) {
1810                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1811                                         "%d free blocks as per "
1812                                         "group info. But got %d blocks",
1813                                         free, ex.fe_len);
1814                         /*
1815                          * The number of free blocks differs. This mostly
1816                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1817                          * without claiming the space.
1818                          */
1819                         break;
1820                 }
1821
1822                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1823
1824                 i += ex.fe_len;
1825                 free -= ex.fe_len;
1826         }
1827
1828         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1829 }
1830
1831 /*
1832  * This is a special case for storages like raid5
1833  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1834  */
1835 static noinline_for_stack
1836 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1837                                  struct ext4_buddy *e4b)
1838 {
1839         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1840         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1841         void *bitmap = EXT4_MB_BITMAP(e4b);
1842         struct ext4_free_extent ex;
1843         ext4_fsblk_t first_group_block;
1844         ext4_fsblk_t a;
1845         ext4_grpblk_t i;
1846         int max;
1847
1848         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
1849
1850         /* find first stripe-aligned block in group */
1851         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1852
1853         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
1854         do_div(a, sbi->s_stripe);
1855         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
1856
1857         while (i < EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
1858                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
1859                         max = mb_find_extent(e4b, 0, i, sbi->s_stripe, &ex);
1860                         if (max >= sbi->s_stripe) {
1861                                 ac->ac_found++;
1862                                 ac->ac_b_ex = ex;
1863                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1864                                 break;
1865                         }
1866                 }
1867                 i += sbi->s_stripe;
1868         }
1869 }
1870
1871 /* This is now called BEFORE we load the buddy bitmap. */
1872 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1873                                 ext4_group_t group, int cr)
1874 {
1875         unsigned free, fragments;
1876         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
1877         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1878
1879         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
1880
1881         /* We only do this if the grp has never been initialized */
1882         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1883                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group);
1884                 if (ret)
1885                         return 0;
1886         }
1887
1888         free = grp->bb_free;
1889         fragments = grp->bb_fragments;
1890         if (free == 0)
1891                 return 0;
1892         if (fragments == 0)
1893                 return 0;
1894
1895         switch (cr) {
1896         case 0:
1897                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
1898
1899                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
1900                         return 0;
1901
1902                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
1903                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
1904                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
1905                     ((group % flex_size) == 0))
1906                         return 0;
1907
1908                 return 1;
1909         case 1:
1910                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1911                         return 1;
1912                 break;
1913         case 2:
1914                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
1915                         return 1;
1916                 break;
1917         case 3:
1918                 return 1;
1919         default:
1920                 BUG();
1921         }
1922
1923         return 0;
1924 }
1925
1926 /*
1927  * lock the group_info alloc_sem of all the groups
1928  * belonging to the same buddy cache page. This
1929  * make sure other parallel operation on the buddy
1930  * cache doesn't happen  whild holding the buddy cache
1931  * lock
1932  */
1933 int ext4_mb_get_buddy_cache_lock(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
1934 {
1935         int i;
1936         int block, pnum;
1937         int blocks_per_page;
1938         int groups_per_page;
1939         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1940         ext4_group_t first_group;
1941         struct ext4_group_info *grp;
1942
1943         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1944         /*
1945          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1946          * and buddy information in consecutive blocks.
1947          * So for each group we need two blocks.
1948          */
1949         block = group * 2;
1950         pnum = block / blocks_per_page;
1951         first_group = pnum * blocks_per_page / 2;
1952
1953         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
1954         if (groups_per_page == 0)
1955                 groups_per_page = 1;
1956         /* read all groups the page covers into the cache */
1957         for (i = 0; i < groups_per_page; i++) {
1958
1959                 if ((first_group + i) >= ngroups)
1960                         break;
1961                 grp = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
1962                 /* take all groups write allocation
1963                  * semaphore. This make sure there is
1964                  * no block allocation going on in any
1965                  * of that groups
1966                  */
1967                 down_write_nested(&grp->alloc_sem, i);
1968         }
1969         return i;
1970 }
1971
1972 void ext4_mb_put_buddy_cache_lock(struct super_block *sb,
1973                                         ext4_group_t group, int locked_group)
1974 {
1975         int i;
1976         int block, pnum;
1977         int blocks_per_page;
1978         ext4_group_t first_group;
1979         struct ext4_group_info *grp;
1980
1981         blocks_per_page = PAGE_CACHE_SIZE / sb->s_blocksize;
1982         /*
1983          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1984          * and buddy information in consecutive blocks.
1985          * So for each group we need two blocks.
1986          */
1987         block = group * 2;
1988         pnum = block / blocks_per_page;
1989         first_group = pnum * blocks_per_page / 2;
1990         /* release locks on all the groups */
1991         for (i = 0; i < locked_group; i++) {
1992
1993                 grp = ext4_get_group_info(sb, first_group + i);
1994                 /* take all groups write allocation
1995                  * semaphore. This make sure there is
1996                  * no block allocation going on in any
1997                  * of that groups
1998                  */
1999                 up_write(&grp->alloc_sem);
2000         }
2001
2002 }
2003
2004 static noinline_for_stack int
2005 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2006 {
2007         ext4_group_t ngroups, group, i;
2008         int cr;
2009         int err = 0;
2010         struct ext4_sb_info *sbi;
2011         struct super_block *sb;
2012         struct ext4_buddy e4b;
2013
2014         sb = ac->ac_sb;
2015         sbi = EXT4_SB(sb);
2016         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2017         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2018         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2019                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2020
2021         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2022
2023         /* first, try the goal */
2024         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2025         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2026                 goto out;
2027
2028         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2029                 goto out;
2030
2031         /*
2032          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2033          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2034          * try exact allocation using buddy.
2035          */
2036         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2037         ac->ac_2order = 0;
2038         /*
2039          * We search using buddy data only if the order of the request
2040          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2041          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2042          */
2043         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs) {
2044                 /*
2045                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2046                  */
2047                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2048                         ac->ac_2order = i - 1;
2049         }
2050
2051         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2052         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2053                 /* TBD: may be hot point */
2054                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2055                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2056                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2057                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2058         }
2059
2060         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2061         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2062         /*
2063          * cr == 0 try to get exact allocation,
2064          * cr == 3  try to get anything
2065          */
2066 repeat:
2067         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2068                 ac->ac_criteria = cr;
2069                 /*
2070                  * searching for the right group start
2071                  * from the goal value specified
2072                  */
2073                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2074
2075                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2076                         if (group == ngroups)
2077                                 group = 0;
2078
2079                         /* This now checks without needing the buddy page */
2080                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr))
2081                                 continue;
2082
2083                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2084                         if (err)
2085                                 goto out;
2086
2087                         ext4_lock_group(sb, group);
2088
2089                         /*
2090                          * We need to check again after locking the
2091                          * block group
2092                          */
2093                         if (!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)) {
2094                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2095                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2096                                 continue;
2097                         }
2098
2099                         ac->ac_groups_scanned++;
2100                         if (cr == 0)
2101                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2102                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2103                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2104                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2105                         else
2106                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2107
2108                         ext4_unlock_group(sb, group);
2109                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2110
2111                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2112                                 break;
2113                 }
2114         }
2115
2116         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2117             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2118                 /*
2119                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2120                  * the best chunk we've found so far
2121                  */
2122
2123                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2124                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2125                         /*
2126                          * Someone more lucky has already allocated it.
2127                          * The only thing we can do is just take first
2128                          * found block(s)
2129                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2130                          */
2131                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2132                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2133                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2134                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2135                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2136                         cr = 3;
2137                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2138                         goto repeat;
2139                 }
2140         }
2141 out:
2142         return err;
2143 }
2144
2145 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2146 {
2147         struct super_block *sb = seq->private;
2148         ext4_group_t group;
2149
2150         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2151                 return NULL;
2152         group = *pos + 1;
2153         return (void *) ((unsigned long) group);
2154 }
2155
2156 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2157 {
2158         struct super_block *sb = seq->private;
2159         ext4_group_t group;
2160
2161         ++*pos;
2162         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2163                 return NULL;
2164         group = *pos + 1;
2165         return (void *) ((unsigned long) group);
2166 }
2167
2168 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2169 {
2170         struct super_block *sb = seq->private;
2171         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2172         int i;
2173         int err;
2174         struct ext4_buddy e4b;
2175         struct sg {
2176                 struct ext4_group_info info;
2177                 ext4_grpblk_t counters[16];
2178         } sg;
2179
2180         group--;
2181         if (group == 0)
2182                 seq_printf(seq, "#%-5s: %-5s %-5s %-5s "
2183                                 "[ %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s "
2184                                   "%-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s %-5s ]\n",
2185                            "group", "free", "frags", "first",
2186                            "2^0", "2^1", "2^2", "2^3", "2^4", "2^5", "2^6",
2187                            "2^7", "2^8", "2^9", "2^10", "2^11", "2^12", "2^13");
2188
2189         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2190                 sizeof(struct ext4_group_info);
2191         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2192         if (err) {
2193                 seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2194                 return 0;
2195         }
2196         ext4_lock_group(sb, group);
2197         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2198         ext4_unlock_group(sb, group);
2199         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2200
2201         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2202                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2203         for (i = 0; i <= 13; i++)
2204                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= sb->s_blocksize_bits + 1 ?
2205                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2206         seq_printf(seq, " ]\n");
2207
2208         return 0;
2209 }
2210
2211 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2212 {
2213 }
2214
2215 static const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2216         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2217         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2218         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2219         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2220 };
2221
2222 static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
2223 {
2224         struct super_block *sb = PDE(inode)->data;
2225         int rc;
2226
2227         rc = seq_open(file, &ext4_mb_seq_groups_ops);
2228         if (rc == 0) {
2229                 struct seq_file *m = file->private_data;
2230                 m->private = sb;
2231         }
2232         return rc;
2233
2234 }
2235
2236 static const struct file_operations ext4_mb_seq_groups_fops = {
2237         .owner          = THIS_MODULE,
2238         .open           = ext4_mb_seq_groups_open,
2239         .read           = seq_read,
2240         .llseek         = seq_lseek,
2241         .release        = seq_release,
2242 };
2243
2244 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2245 {
2246         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2247         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2248
2249         BUG_ON(!cachep);
2250         return cachep;
2251 }
2252
2253 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2254 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2255                           struct ext4_group_desc *desc)
2256 {
2257         int i;
2258         int metalen = 0;
2259         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2260         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2261         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2262
2263         /*
2264          * First check if this group is the first of a reserved block.
2265          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2266          * to ext4_group_info structures
2267          */
2268         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2269                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2270                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2271                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_KERNEL);
2272                 if (meta_group_info == NULL) {
2273                         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate mem for a "
2274                                "buddy group\n");
2275                         goto exit_meta_group_info;
2276                 }
2277                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2278                         meta_group_info;
2279         }
2280
2281         meta_group_info =
2282                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2283         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2284
2285         meta_group_info[i] = kmem_cache_alloc(cachep, GFP_KERNEL);
2286         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2287                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy mem\n");
2288                 goto exit_group_info;
2289         }
2290         memset(meta_group_info[i], 0, kmem_cache_size(cachep));
2291         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2292                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2293
2294         /*
2295          * initialize bb_free to be able to skip
2296          * empty groups without initialization
2297          */
2298         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2299                 meta_group_info[i]->bb_free =
2300                         ext4_free_blocks_after_init(sb, group, desc);
2301         } else {
2302                 meta_group_info[i]->bb_free =
2303                         ext4_free_blks_count(sb, desc);
2304         }
2305
2306         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2307         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2308         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2309         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2310
2311 #ifdef DOUBLE_CHECK
2312         {
2313                 struct buffer_head *bh;
2314                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2315                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_KERNEL);
2316                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2317                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2318                 BUG_ON(bh == NULL);
2319                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2320                         sb->s_blocksize);
2321                 put_bh(bh);
2322         }
2323 #endif
2324
2325         return 0;
2326
2327 exit_group_info:
2328         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2329         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0)
2330                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2331 exit_meta_group_info:
2332         return -ENOMEM;
2333 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2334
2335 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2336 {
2337         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2338         ext4_group_t i;
2339         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2340         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
2341         int num_meta_group_infos;
2342         int num_meta_group_infos_max;
2343         int array_size;
2344         struct ext4_group_desc *desc;
2345         struct kmem_cache *cachep;
2346
2347         /* This is the number of blocks used by GDT */
2348         num_meta_group_infos = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) -
2349                                 1) >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2350
2351         /*
2352          * This is the total number of blocks used by GDT including
2353          * the number of reserved blocks for GDT.
2354          * The s_group_info array is allocated with this value
2355          * to allow a clean online resize without a complex
2356          * manipulation of pointer.
2357          * The drawback is the unused memory when no resize
2358          * occurs but it's very low in terms of pages
2359          * (see comments below)
2360          * Need to handle this properly when META_BG resizing is allowed
2361          */
2362         num_meta_group_infos_max = num_meta_group_infos +
2363                                 le16_to_cpu(es->s_reserved_gdt_blocks);
2364
2365         /*
2366          * array_size is the size of s_group_info array. We round it
2367          * to the next power of two because this approximation is done
2368          * internally by kmalloc so we can have some more memory
2369          * for free here (e.g. may be used for META_BG resize).
2370          */
2371         array_size = 1;
2372         while (array_size < sizeof(*sbi->s_group_info) *
2373                num_meta_group_infos_max)
2374                 array_size = array_size << 1;
2375         /* An 8TB filesystem with 64-bit pointers requires a 4096 byte
2376          * kmalloc. A 128kb malloc should suffice for a 256TB filesystem.
2377          * So a two level scheme suffices for now. */
2378         sbi->s_group_info = kmalloc(array_size, GFP_KERNEL);
2379         if (sbi->s_group_info == NULL) {
2380                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't allocate buddy meta group\n");
2381                 return -ENOMEM;
2382         }
2383         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2384         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2385                 printk(KERN_ERR "EXT4-fs: can't get new inode\n");
2386                 goto err_freesgi;
2387         }
2388         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2389         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2390                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2391                 if (desc == NULL) {
2392                         printk(KERN_ERR
2393                                 "EXT4-fs: can't read descriptor %u\n", i);
2394                         goto err_freebuddy;
2395                 }
2396                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2397                         goto err_freebuddy;
2398         }
2399
2400         return 0;
2401
2402 err_freebuddy:
2403         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2404         while (i-- > 0)
2405                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2406         i = num_meta_group_infos;
2407         while (i-- > 0)
2408                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2409         iput(sbi->s_buddy_cache);
2410 err_freesgi:
2411         kfree(sbi->s_group_info);
2412         return -ENOMEM;
2413 }
2414
2415 int ext4_mb_init(struct super_block *sb, int needs_recovery)
2416 {
2417         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2418         unsigned i, j;
2419         unsigned offset;
2420         unsigned max;
2421         int ret;
2422         int cache_index;
2423         struct kmem_cache *cachep;
2424         char *namep = NULL;
2425
2426         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2427
2428         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2429         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2430                 ret = -ENOMEM;
2431                 goto out;
2432         }
2433
2434         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2435         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2436         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2437                 ret = -ENOMEM;
2438                 goto out;
2439         }
2440
2441         cache_index = sb->s_blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2442         cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2443         if (!cachep) {
2444                 char name[32];
2445                 int len = offsetof(struct ext4_group_info,
2446                                         bb_counters[sb->s_blocksize_bits + 2]);
2447
2448                 sprintf(name, "ext4_groupinfo_%d", sb->s_blocksize_bits);
2449                 namep = kstrdup(name, GFP_KERNEL);
2450                 if (!namep) {
2451                         ret = -ENOMEM;
2452                         goto out;
2453                 }
2454
2455                 /* Need to free the kmem_cache_name() when we
2456                  * destroy the slab */
2457                 cachep = kmem_cache_create(namep, len, 0,
2458                                              SLAB_RECLAIM_ACCOUNT, NULL);
2459                 if (!cachep) {
2460                         ret = -ENOMEM;
2461                         goto out;
2462                 }
2463                 ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2464         }
2465
2466         /* order 0 is regular bitmap */
2467         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2468         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2469
2470         i = 1;
2471         offset = 0;
2472         max = sb->s_blocksize << 2;
2473         do {
2474                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2475                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2476                 offset += 1 << (sb->s_blocksize_bits - i);
2477                 max = max >> 1;
2478                 i++;
2479         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2480
2481         /* init file for buddy data */
2482         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2483         if (ret != 0) {
2484                 goto out;
2485         }
2486
2487         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2488         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2489
2490         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2491         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2492         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2493         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2494         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2495         sbi->s_mb_group_prealloc = MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC;
2496
2497         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2498         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2499                 ret = -ENOMEM;
2500                 goto out;
2501         }
2502         for_each_possible_cpu(i) {
2503                 struct ext4_locality_group *lg;
2504                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2505                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2506                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2507                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2508                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2509         }
2510
2511         if (sbi->s_proc)
2512                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
2513                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
2514
2515         if (sbi->s_journal)
2516                 sbi->s_journal->j_commit_callback = release_blocks_on_commit;
2517 out:
2518         if (ret) {
2519                 kfree(sbi->s_mb_offsets);
2520                 kfree(sbi->s_mb_maxs);
2521                 kfree(namep);
2522         }
2523         return ret;
2524 }
2525
2526 /* need to called with the ext4 group lock held */
2527 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2528 {
2529         struct ext4_prealloc_space *pa;
2530         struct list_head *cur, *tmp;
2531         int count = 0;
2532
2533         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2534                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2535                 list_del(&pa->pa_group_list);
2536                 count++;
2537                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2538         }
2539         if (count)
2540                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2541
2542 }
2543
2544 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2545 {
2546         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2547         ext4_group_t i;
2548         int num_meta_group_infos;
2549         struct ext4_group_info *grinfo;
2550         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2551         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2552
2553         if (sbi->s_group_info) {
2554                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2555                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2556 #ifdef DOUBLE_CHECK
2557                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2558 #endif
2559                         ext4_lock_group(sb, i);
2560                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2561                         ext4_unlock_group(sb, i);
2562                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2563                 }
2564                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2565                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2566                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2567                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2568                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2569                 kfree(sbi->s_group_info);
2570         }
2571         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2572         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2573         if (sbi->s_buddy_cache)
2574                 iput(sbi->s_buddy_cache);
2575         if (sbi->s_mb_stats) {
2576                 printk(KERN_INFO
2577                        "EXT4-fs: mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)\n",
2578                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2579                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2580                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2581                 printk(KERN_INFO
2582                       "EXT4-fs: mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2583                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost\n",
2584                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2585                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2586                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2587                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2588                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2589                 printk(KERN_INFO
2590                        "EXT4-fs: mballoc: %lu generated and it took %Lu\n",
2591                                 sbi->s_mb_buddies_generated++,
2592                                 sbi->s_mb_generation_time);
2593                 printk(KERN_INFO
2594                        "EXT4-fs: mballoc: %u preallocated, %u discarded\n",
2595                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2596                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2597         }
2598
2599         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2600         if (sbi->s_proc)
2601                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
2602
2603         return 0;
2604 }
2605
2606 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2607                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t block, int count)
2608 {
2609         int ret;
2610         ext4_fsblk_t discard_block;
2611
2612         discard_block = block + ext4_group_first_block_no(sb, block_group);
2613         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2614                         (unsigned long long) discard_block, count);
2615         ret = sb_issue_discard(sb, discard_block, count);
2616         if (ret == -EOPNOTSUPP) {
2617                 ext4_warning(sb, "discard not supported, disabling");
2618                 clear_opt(EXT4_SB(sb)->s_mount_opt, DISCARD);
2619         }
2620         return ret;
2621 }
2622
2623 /*
2624  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2625  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2626  */
2627 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn)
2628 {
2629         struct super_block *sb = journal->j_private;
2630         struct ext4_buddy e4b;
2631         struct ext4_group_info *db;
2632         int err, count = 0, count2 = 0;
2633         struct ext4_free_data *entry;
2634         struct list_head *l, *ltmp;
2635
2636         list_for_each_safe(l, ltmp, &txn->t_private_list) {
2637                 entry = list_entry(l, struct ext4_free_data, list);
2638
2639                 mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2640                          entry->count, entry->group, entry);
2641
2642                 if (test_opt(sb, DISCARD))
2643                         ext4_issue_discard(sb, entry->group,
2644                                         entry->start_blk, entry->count);
2645
2646                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->group, &e4b);
2647                 /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2648                 BUG_ON(err != 0);
2649
2650                 db = e4b.bd_info;
2651                 /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2652                 count += entry->count;
2653                 count2++;
2654                 ext4_lock_group(sb, entry->group);
2655                 /* Take it out of per group rb tree */
2656                 rb_erase(&entry->node, &(db->bb_free_root));
2657                 mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->start_blk, entry->count);
2658
2659                 if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2660                         /* No more items in the per group rb tree
2661                          * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2662                          */
2663                         page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2664                         page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2665                 }
2666                 ext4_unlock_group(sb, entry->group);
2667                 kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
2668                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2669         }
2670
2671         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2672 }
2673
2674 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2675 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2676
2677 static struct dentry *debugfs_dir;
2678 static struct dentry *debugfs_debug;
2679
2680 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2681 {
2682         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2683         if (debugfs_dir)
2684                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2685                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2686                                                   debugfs_dir,
2687                                                   &mb_enable_debug);
2688 }
2689
2690 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2691 {
2692         debugfs_remove(debugfs_debug);
2693         debugfs_remove(debugfs_dir);
2694 }
2695
2696 #else
2697
2698 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2699 {
2700 }
2701
2702 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2703 {
2704 }
2705
2706 #endif
2707
2708 int __init ext4_init_mballoc(void)
2709 {
2710         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2711                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2712         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2713                 return -ENOMEM;
2714
2715         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2716                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2717         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2718                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2719                 return -ENOMEM;
2720         }
2721
2722         ext4_free_ext_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2723                                           SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2724         if (ext4_free_ext_cachep == NULL) {
2725                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2726                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2727                 return -ENOMEM;
2728         }
2729         ext4_create_debugfs_entry();
2730         return 0;
2731 }
2732
2733 void ext4_exit_mballoc(void)
2734 {
2735         int i;
2736         /*
2737          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2738          * before destroying the slab cache.
2739          */
2740         rcu_barrier();
2741         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2742         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2743         kmem_cache_destroy(ext4_free_ext_cachep);
2744
2745         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2746                 struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[i];
2747                 if (cachep) {
2748                         char *name = (char *)kmem_cache_name(cachep);
2749                         kmem_cache_destroy(cachep);
2750                         kfree(name);
2751                 }
2752         }
2753         ext4_remove_debugfs_entry();
2754 }
2755
2756
2757 /*
2758  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2759  * Returns 0 if success or error code
2760  */
2761 static noinline_for_stack int
2762 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2763                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_blks)
2764 {
2765         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2766         struct ext4_group_desc *gdp;
2767         struct buffer_head *gdp_bh;
2768         struct ext4_sb_info *sbi;
2769         struct super_block *sb;
2770         ext4_fsblk_t block;
2771         int err, len;
2772
2773         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2774         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2775
2776         sb = ac->ac_sb;
2777         sbi = EXT4_SB(sb);
2778
2779         err = -EIO;
2780         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2781         if (!bitmap_bh)
2782                 goto out_err;
2783
2784         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2785         if (err)
2786                 goto out_err;
2787
2788         err = -EIO;
2789         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2790         if (!gdp)
2791                 goto out_err;
2792
2793         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2794                         ext4_free_blks_count(sb, gdp));
2795
2796         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2797         if (err)
2798                 goto out_err;
2799
2800         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2801
2802         len = ac->ac_b_ex.fe_len;
2803         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2804                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2805                            "fs metadata\n", block, block+len);
2806                 /* File system mounted not to panic on error
2807                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2808                  * We leak some of the blocks here.
2809                  */
2810                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2811                 mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2812                             ac->ac_b_ex.fe_len);
2813                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2814                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2815                 if (!err)
2816                         err = -EAGAIN;
2817                 goto out_err;
2818         }
2819
2820         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2821 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2822         {
2823                 int i;
2824                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2825                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2826                                                 bitmap_bh->b_data));
2827                 }
2828         }
2829 #endif
2830         mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,ac->ac_b_ex.fe_len);
2831         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2832                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2833                 ext4_free_blks_set(sb, gdp,
2834                                         ext4_free_blocks_after_init(sb,
2835                                         ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2836         }
2837         len = ext4_free_blks_count(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2838         ext4_free_blks_set(sb, gdp, len);
2839         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2840
2841         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2842         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeblocks_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2843         /*
2844          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2845          */
2846         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2847                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2848                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter, reserv_blks);
2849
2850         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2851                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2852                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2853                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2854                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
2855         }
2856
2857         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2858         if (err)
2859                 goto out_err;
2860         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2861
2862 out_err:
2863         ext4_mark_super_dirty(sb);
2864         brelse(bitmap_bh);
2865         return err;
2866 }
2867
2868 /*
2869  * here we normalize request for locality group
2870  * Group request are normalized to s_strip size if we set the same via mount
2871  * option. If not we set it to s_mb_group_prealloc which can be configured via
2872  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2873  *
2874  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2875  */
2876 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2877 {
2878         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2879         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2880
2881         BUG_ON(lg == NULL);
2882         if (EXT4_SB(sb)->s_stripe)
2883                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_stripe;
2884         else
2885                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2886         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2887                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2888 }
2889
2890 /*
2891  * Normalization means making request better in terms of
2892  * size and alignment
2893  */
2894 static noinline_for_stack void
2895 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2896                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2897 {
2898         int bsbits, max;
2899         ext4_lblk_t end;
2900         loff_t size, orig_size, start_off;
2901         ext4_lblk_t start;
2902         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2903         struct ext4_prealloc_space *pa;
2904
2905         /* do normalize only data requests, metadata requests
2906            do not need preallocation */
2907         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2908                 return;
2909
2910         /* sometime caller may want exact blocks */
2911         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2912                 return;
2913
2914         /* caller may indicate that preallocation isn't
2915          * required (it's a tail, for example) */
2916         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2917                 return;
2918
2919         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2920                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2921                 return ;
2922         }
2923
2924         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2925
2926         /* first, let's learn actual file size
2927          * given current request is allocated */
2928         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
2929         size = size << bsbits;
2930         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2931                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2932         orig_size = size;
2933
2934         /* max size of free chunks */
2935         max = 2 << bsbits;
2936
2937 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2938                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2939
2940         /* first, try to predict filesize */
2941         /* XXX: should this table be tunable? */
2942         start_off = 0;
2943         if (size <= 16 * 1024) {
2944                 size = 16 * 1024;
2945         } else if (size <= 32 * 1024) {
2946                 size = 32 * 1024;
2947         } else if (size <= 64 * 1024) {
2948                 size = 64 * 1024;
2949         } else if (size <= 128 * 1024) {
2950                 size = 128 * 1024;
2951         } else if (size <= 256 * 1024) {
2952                 size = 256 * 1024;
2953         } else if (size <= 512 * 1024) {
2954                 size = 512 * 1024;
2955         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2956                 size = 1024 * 1024;
2957         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2958                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2959                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2960                 size = 2 * 1024 * 1024;
2961         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2962                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2963                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2964                 size = 4 * 1024 * 1024;
2965         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2966                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2967                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2968                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2969                 size = 8 * 1024 * 1024;
2970         } else {
2971                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2972                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2973         }
2974         size = size >> bsbits;
2975         start = start_off >> bsbits;
2976
2977         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
2978         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
2979                 size -= ar->lleft + 1 - start;
2980                 start = ar->lleft + 1;
2981         }
2982         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
2983                 size -= start + size - ar->lright;
2984
2985         end = start + size;
2986
2987         /* check we don't cross already preallocated blocks */
2988         rcu_read_lock();
2989         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2990                 ext4_lblk_t pa_end;
2991
2992                 if (pa->pa_deleted)
2993                         continue;
2994                 spin_lock(&pa->pa_lock);
2995                 if (pa->pa_deleted) {
2996                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
2997                         continue;
2998                 }
2999
3000                 pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
3001
3002                 /* PA must not overlap original request */
3003                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3004                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3005
3006                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3007                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3008                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3009                         continue;
3010                 }
3011                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3012
3013                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3014                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3015                         BUG_ON(pa_end < start);
3016                         start = pa_end;
3017                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3018                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3019                         end = pa->pa_lstart;
3020                 }
3021                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3022         }
3023         rcu_read_unlock();
3024         size = end - start;
3025
3026         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3027         rcu_read_lock();
3028         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3029                 ext4_lblk_t pa_end;
3030                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3031                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3032                         pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
3033                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3034                 }
3035                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3036         }
3037         rcu_read_unlock();
3038
3039         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3040                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3041                 printk(KERN_ERR "start %lu, size %lu, fe_logical %lu\n",
3042                         (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3043                         (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3044         }
3045         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3046                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3047         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3048
3049         /* now prepare goal request */
3050
3051         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3052          * placement or satisfy big request as is */
3053         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3054         ac->ac_g_ex.fe_len = size;
3055
3056         /* define goal start in order to merge */
3057         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3058                 /* merge to the right */
3059                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3060                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3061                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3062                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3063         }
3064         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3065                 /* merge to the left */
3066                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3067                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3068                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3069                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3070         }
3071
3072         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3073                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3074 }
3075
3076 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3077 {
3078         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3079
3080         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3081                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3082                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3083                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3084                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3085                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3086                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3087                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3088                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3089                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3090                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3091         }
3092
3093         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3094                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3095         else
3096                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3097 }
3098
3099 /*
3100  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3101  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3102  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3103  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3104  */
3105 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3106 {
3107         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3108         int len;
3109
3110         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
3111                 len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3112                 pa->pa_free += len;
3113         }
3114
3115 }
3116
3117 /*
3118  * use blocks preallocated to inode
3119  */
3120 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3121                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3122 {
3123         ext4_fsblk_t start;
3124         ext4_fsblk_t end;
3125         int len;
3126
3127         /* found preallocated blocks, use them */
3128         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3129         end = min(pa->pa_pstart + pa->pa_len, start + ac->ac_o_ex.fe_len);
3130         len = end - start;
3131         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3132                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3133         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3134         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3135         ac->ac_pa = pa;
3136
3137         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3138         BUG_ON(start + len > pa->pa_pstart + pa->pa_len);
3139         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3140         pa->pa_free -= len;
3141
3142         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3143 }
3144
3145 /*
3146  * use blocks preallocated to locality group
3147  */
3148 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3149                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3150 {
3151         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3152
3153         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3154                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3155                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3156         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3157         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3158         ac->ac_pa = pa;
3159
3160         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3161          * possible race when the group is being loaded concurrently
3162          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3163          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3164          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3165          */
3166         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3167 }
3168
3169 /*
3170  * Return the prealloc space that have minimal distance
3171  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3172  * space that is having currently known minimal distance
3173  * from the goal block.
3174  */
3175 static struct ext4_prealloc_space *
3176 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3177                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3178                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3179 {
3180         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3181
3182         if (cpa == NULL) {
3183                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3184                 return pa;
3185         }
3186         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3187         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3188
3189         if (cur_distance < new_distance)
3190                 return cpa;
3191
3192         /* drop the previous reference */
3193         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3194         atomic_inc(&pa->pa_count);
3195         return pa;
3196 }
3197
3198 /*
3199  * search goal blocks in preallocated space
3200  */
3201 static noinline_for_stack int
3202 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3203 {
3204         int order, i;
3205         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3206         struct ext4_locality_group *lg;
3207         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3208         ext4_fsblk_t goal_block;
3209
3210         /* only data can be preallocated */
3211         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3212                 return 0;
3213
3214         /* first, try per-file preallocation */
3215         rcu_read_lock();
3216         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3217
3218                 /* all fields in this condition don't change,
3219                  * so we can skip locking for them */
3220                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3221                         ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa->pa_lstart + pa->pa_len)
3222                         continue;
3223
3224                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3225                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3226                         pa->pa_pstart + pa->pa_len > EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS)
3227                         continue;
3228
3229                 /* found preallocated blocks, use them */
3230                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3231                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3232                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3233                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3234                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3235                         ac->ac_criteria = 10;
3236                         rcu_read_unlock();
3237                         return 1;
3238                 }
3239                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3240         }
3241         rcu_read_unlock();
3242
3243         /* can we use group allocation? */
3244         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3245                 return 0;
3246
3247         /* inode may have no locality group for some reason */
3248         lg = ac->ac_lg;
3249         if (lg == NULL)
3250                 return 0;
3251         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3252         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3253                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3254                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3255
3256         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3257         /*
3258          * search for the prealloc space that is having
3259          * minimal distance from the goal block.
3260          */
3261         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3262                 rcu_read_lock();
3263                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3264                                         pa_inode_list) {
3265                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3266                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3267                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3268
3269                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3270                                                                 pa, cpa);
3271                         }
3272                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3273                 }
3274                 rcu_read_unlock();
3275         }
3276         if (cpa) {
3277                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3278                 ac->ac_criteria = 20;
3279                 return 1;
3280         }
3281         return 0;
3282 }
3283
3284 /*
3285  * the function goes through all block freed in the group
3286  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3287  * buddy must be generated from this bitmap
3288  * Need to be called with the ext4 group lock held
3289  */
3290 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3291                                                 ext4_group_t group)
3292 {
3293         struct rb_node *n;
3294         struct ext4_group_info *grp;
3295         struct ext4_free_data *entry;
3296
3297         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3298         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3299
3300         while (n) {
3301                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, node);
3302                 mb_set_bits(bitmap, entry->start_blk, entry->count);
3303                 n = rb_next(n);
3304         }
3305         return;
3306 }
3307
3308 /*
3309  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3310  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3311  * Need to be called with ext4 group lock held
3312  */
3313 static noinline_for_stack
3314 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3315                                         ext4_group_t group)
3316 {
3317         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3318         struct ext4_prealloc_space *pa;
3319         struct list_head *cur;
3320         ext4_group_t groupnr;
3321         ext4_grpblk_t start;
3322         int preallocated = 0;
3323         int count = 0;
3324         int len;
3325
3326         /* all form of preallocation discards first load group,
3327          * so the only competing code is preallocation use.
3328          * we don't need any locking here
3329          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3330          * otherwise we could leave used blocks available for
3331          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3332          * is dropping preallocation
3333          */
3334         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3335                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3336                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3337                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3338                                              &groupnr, &start);
3339                 len = pa->pa_len;
3340                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3341                 if (unlikely(len == 0))
3342                         continue;
3343                 BUG_ON(groupnr != group);
3344                 mb_set_bits(bitmap, start, len);
3345                 preallocated += len;
3346                 count++;
3347         }
3348         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3349 }
3350
3351 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3352 {
3353         struct ext4_prealloc_space *pa;
3354         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3355         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3356 }
3357
3358 /*
3359  * drops a reference to preallocated space descriptor
3360  * if this was the last reference and the space is consumed
3361  */
3362 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3363                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3364 {
3365         ext4_group_t grp;
3366         ext4_fsblk_t grp_blk;
3367
3368         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3369                 return;
3370
3371         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3372         spin_lock(&pa->pa_lock);
3373         if (pa->pa_deleted == 1) {
3374                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3375                 return;
3376         }
3377
3378         pa->pa_deleted = 1;
3379         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3380
3381         grp_blk = pa->pa_pstart;
3382         /*
3383          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3384          * next group when pa is used up
3385          */
3386         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3387                 grp_blk--;
3388
3389         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3390
3391         /*
3392          * possible race:
3393          *
3394          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3395          *                                      find block B in PA
3396          *  copy on-disk bitmap to buddy
3397          *                                      mark B in on-disk bitmap
3398          *                                      drop PA from group
3399          *  mark all PAs in buddy
3400          *
3401          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3402          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3403          * against that pair
3404          */
3405         ext4_lock_group(sb, grp);
3406         list_del(&pa->pa_group_list);
3407         ext4_unlock_group(sb, grp);
3408
3409         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3410         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3411         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3412
3413         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3414 }
3415
3416 /*
3417  * creates new preallocated space for given inode
3418  */
3419 static noinline_for_stack int
3420 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3421 {
3422         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3423         struct ext4_prealloc_space *pa;
3424         struct ext4_group_info *grp;
3425         struct ext4_inode_info *ei;
3426
3427         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3428         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3429         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3430         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3431
3432         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3433         if (pa == NULL)
3434                 return -ENOMEM;
3435
3436         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3437                 int winl;
3438                 int wins;
3439                 int win;
3440                 int offs;
3441
3442                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3443                  * so, found space must get proper lstart
3444                  * to cover original request */
3445                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3446                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3447
3448                 /* we're limited by original request in that
3449                  * logical block must be covered any way
3450                  * winl is window we can move our chunk within */
3451                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3452
3453                 /* also, we should cover whole original request */
3454                 wins = ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len;
3455
3456                 /* the smallest one defines real window */
3457                 win = min(winl, wins);
3458
3459                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical % ac->ac_b_ex.fe_len;
3460                 if (offs && offs < win)
3461                         win = offs;
3462
3463                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical - win;
3464                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3465                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3466         }
3467
3468         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3469          * allocated blocks for history */
3470         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3471
3472         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3473         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3474         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3475         pa->pa_free = pa->pa_len;
3476         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3477         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3478         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3479         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3480         pa->pa_deleted = 0;
3481         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3482
3483         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3484                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3485         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3486
3487         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3488         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3489
3490         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3491         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3492
3493         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3494         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3495
3496         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3497         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3498         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3499
3500         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3501         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3502         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3503
3504         return 0;
3505 }
3506
3507 /*
3508  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3509  */
3510 static noinline_for_stack int
3511 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3512 {
3513         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3514         struct ext4_locality_group *lg;
3515         struct ext4_prealloc_space *pa;
3516         struct ext4_group_info *grp;
3517
3518         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3519         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3520         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3521         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3522
3523         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3524         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3525         if (pa == NULL)
3526                 return -ENOMEM;
3527
3528         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3529          * allocated blocks for history */
3530         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3531
3532         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3533         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3534         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3535         pa->pa_free = pa->pa_len;
3536         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3537         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3538         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3539         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3540         pa->pa_deleted = 0;
3541         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3542
3543         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3544                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3545         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3546
3547         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3548         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3549
3550         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3551         lg = ac->ac_lg;
3552         BUG_ON(lg == NULL);
3553
3554         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3555         pa->pa_inode = NULL;
3556
3557         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3558         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3559         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3560
3561         /*
3562          * We will later add the new pa to the right bucket
3563          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3564          */
3565         return 0;
3566 }
3567
3568 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3569 {
3570         int err;
3571
3572         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3573                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3574         else
3575                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3576         return err;
3577 }
3578
3579 /*
3580  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3581  * in-core bitmap and buddy.
3582  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3583  * nobody else can find/use it.
3584  * the caller MUST hold group/inode locks.
3585  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3586  */
3587 static noinline_for_stack int
3588 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3589                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3590 {
3591         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3592         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3593         unsigned int end;
3594         unsigned int next;
3595         ext4_group_t group;
3596         ext4_grpblk_t bit;
3597         unsigned long long grp_blk_start;
3598         int err = 0;
3599         int free = 0;
3600
3601         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3602         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3603         grp_blk_start = pa->pa_pstart - bit;
3604         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3605         end = bit + pa->pa_len;
3606
3607         while (bit < end) {
3608                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3609                 if (bit >= end)
3610                         break;
3611                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3612                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3613                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3614                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3615                 free += next - bit;
3616
3617                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3618                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(sb, pa->pa_inode, pa,
3619                                                grp_blk_start + bit, next - bit);
3620                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3621                 bit = next + 1;
3622         }
3623         if (free != pa->pa_free) {
3624                 printk(KERN_CRIT "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu\n",
3625                         pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3626                         (unsigned long) pa->pa_pstart,
3627                         (unsigned long) pa->pa_len);
3628                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3629                                         free, pa->pa_free);
3630                 /*
3631                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3632                  * from the bitmap and continue.
3633                  */
3634         }
3635         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3636
3637         return err;
3638 }
3639
3640 static noinline_for_stack int
3641 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3642                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3643 {
3644         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3645         ext4_group_t group;
3646         ext4_grpblk_t bit;
3647
3648         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3649         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3650         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3651         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3652         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3653         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3654         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3655
3656         return 0;
3657 }
3658
3659 /*
3660  * releases all preallocations in given group
3661  *
3662  * first, we need to decide discard policy:
3663  * - when do we discard
3664  *   1) ENOSPC
3665  * - how many do we discard
3666  *   1) how many requested
3667  */
3668 static noinline_for_stack int
3669 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3670                                         ext4_group_t group, int needed)
3671 {
3672         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3673         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3674         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3675         struct list_head list;
3676         struct ext4_buddy e4b;
3677         int err;
3678         int busy = 0;
3679         int free = 0;
3680
3681         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3682
3683         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3684                 return 0;
3685
3686         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3687         if (bitmap_bh == NULL) {
3688                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3689                 return 0;
3690         }
3691
3692         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3693         if (err) {
3694                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3695                 put_bh(bitmap_bh);
3696                 return 0;
3697         }
3698
3699         if (needed == 0)
3700                 needed = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) + 1;
3701
3702         INIT_LIST_HEAD(&list);
3703 repeat:
3704         ext4_lock_group(sb, group);
3705         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3706                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3707                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3708                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3709                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3710                         busy = 1;
3711                         continue;
3712                 }
3713                 if (pa->pa_deleted) {
3714                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3715                         continue;
3716                 }
3717
3718                 /* seems this one can be freed ... */
3719                 pa->pa_deleted = 1;
3720
3721                 /* we can trust pa_free ... */
3722                 free += pa->pa_free;
3723
3724                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3725
3726                 list_del(&pa->pa_group_list);
3727                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3728         }
3729
3730         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3731         if (free < needed && busy) {
3732                 busy = 0;
3733                 ext4_unlock_group(sb, group);
3734                 /*
3735                  * Yield the CPU here so that we don't get soft lockup
3736                  * in non preempt case.
3737                  */
3738                 yield();
3739                 goto repeat;
3740         }
3741
3742         /* found anything to free? */
3743         if (list_empty(&list)) {
3744                 BUG_ON(free != 0);
3745                 goto out;
3746         }
3747
3748         /* now free all selected PAs */
3749         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3750
3751                 /* remove from object (inode or locality group) */
3752                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3753                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3754                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3755
3756                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3757                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3758                 else
3759                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3760
3761                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3762                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3763         }
3764
3765 out:
3766         ext4_unlock_group(sb, group);
3767         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3768         put_bh(bitmap_bh);
3769         return free;
3770 }
3771
3772 /*
3773  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3774  *
3775  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3776  * We don't want another block to be served from the prealloc
3777  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3778  *
3779  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3780  */
3781 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3782 {
3783         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3784         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3785         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3786         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3787         ext4_group_t group = 0;
3788         struct list_head list;
3789         struct ext4_buddy e4b;
3790         int err;
3791
3792         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3793                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3794                 return;
3795         }
3796
3797         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3798         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3799
3800         INIT_LIST_HEAD(&list);
3801
3802 repeat:
3803         /* first, collect all pa's in the inode */
3804         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3805         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3806                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3807                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3808                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3809                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3810                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3811                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3812                          * use preallocation while we're discarding it */
3813                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3814                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3815                         printk(KERN_ERR "uh-oh! used pa while discarding\n");
3816                         WARN_ON(1);
3817                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3818                         goto repeat;
3819
3820                 }
3821                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3822                         pa->pa_deleted = 1;
3823                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3824                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3825                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3826                         continue;
3827                 }
3828
3829                 /* someone is deleting pa right now */
3830                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3831                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3832
3833                 /* we have to wait here because pa_deleted
3834                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3835                  * the list. as we might be called from
3836                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3837                  * and concurrent thread which is unlinking
3838                  * pa from inode's list may access already
3839                  * freed memory, bad-bad-bad */
3840
3841                 /* XXX: if this happens too often, we can
3842                  * add a flag to force wait only in case
3843                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3844                  * regular truncate */
3845                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3846                 goto repeat;
3847         }
3848         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3849
3850         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3851                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3852                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3853
3854                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3855                 if (err) {
3856                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3857                                         group);
3858                         continue;
3859                 }
3860
3861                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3862                 if (bitmap_bh == NULL) {
3863                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3864                                         group);
3865                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3866                         continue;
3867                 }
3868
3869                 ext4_lock_group(sb, group);
3870                 list_del(&pa->pa_group_list);
3871                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3872                 ext4_unlock_group(sb, group);
3873
3874                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3875                 put_bh(bitmap_bh);
3876
3877                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3878                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3879         }
3880 }
3881
3882 /*
3883  * finds all preallocated spaces and return blocks being freed to them
3884  * if preallocated space becomes full (no block is used from the space)
3885  * then the function frees space in buddy
3886  * XXX: at the moment, truncate (which is the only way to free blocks)
3887  * discards all preallocations
3888  */
3889 static void ext4_mb_return_to_preallocation(struct inode *inode,
3890                                         struct ext4_buddy *e4b,
3891                                         sector_t block, int count)
3892 {
3893         BUG_ON(!list_empty(&EXT4_I(inode)->i_prealloc_list));
3894 }
3895 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3896 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3897 {
3898         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3899         ext4_group_t ngroups, i;
3900
3901         if (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED)
3902                 return;
3903
3904         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: Can't allocate:"
3905                         " Allocation context details:\n");
3906         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: status %d flags %d\n",
3907                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3908         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: orig %lu/%lu/%lu@%lu, goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3909                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d\n",
3910                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3911                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3912                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3913                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3914                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3915                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3916                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3917                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3918                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3919                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3920                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3921                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3922                         (int)ac->ac_criteria);
3923         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: %lu scanned, %d found\n", ac->ac_ex_scanned,
3924                 ac->ac_found);
3925         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: groups: \n");
3926         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3927         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3928                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3929                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3930                 ext4_grpblk_t start;
3931                 struct list_head *cur;
3932                 ext4_lock_group(sb, i);
3933                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3934                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3935                                         pa_group_list);
3936                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3937                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3938                                                      NULL, &start);
3939                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3940                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3941                                start, pa->pa_len);
3942                 }
3943                 ext4_unlock_group(sb, i);
3944
3945                 if (grp->bb_free == 0)
3946                         continue;
3947                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3948                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3949         }
3950         printk(KERN_ERR "\n");
3951 }
3952 #else
3953 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3954 {
3955         return;
3956 }
3957 #endif
3958
3959 /*
3960  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3961  * file is determined by the current size or the resulting size after
3962  * allocation which ever is larger
3963  *
3964  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3965  */
3966 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3967 {
3968         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3969         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3970         loff_t size, isize;
3971
3972         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3973                 return;
3974
3975         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3976                 return;
3977
3978         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
3979         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3980                 >> bsbits;
3981
3982         if ((size == isize) &&
3983             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3984             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3985                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3986                 return;
3987         }
3988
3989         /* don't use group allocation for large files */
3990         size = max(size, isize);
3991         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
3992                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3993                 return;
3994         }
3995
3996         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
3997         /*
3998          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
3999          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4000          * request from multiple CPUs.
4001          */
4002         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4003
4004         /* we're going to use group allocation */
4005         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4006
4007         /* serialize all allocations in the group */
4008         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4009 }
4010
4011 static noinline_for_stack int
4012 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4013                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4014 {
4015         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4016         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4017         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4018         ext4_group_t group;
4019         unsigned int len;
4020         ext4_fsblk_t goal;
4021         ext4_grpblk_t block;
4022
4023         /* we can't allocate > group size */
4024         len = ar->len;
4025
4026         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4027         if (len >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10)
4028                 len = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10;
4029
4030         /* start searching from the goal */
4031         goal = ar->goal;
4032         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4033                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4034                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4035         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4036
4037         /* set up allocation goals */
4038         memset(ac, 0, sizeof(struct ext4_allocation_context));
4039         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical;
4040         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4041         ac->ac_sb = sb;
4042         ac->ac_inode = ar->inode;
4043         ac->ac_o_ex.fe_logical = ar->logical;
4044         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4045         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4046         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4047         ac->ac_g_ex.fe_logical = ar->logical;
4048         ac->ac_g_ex.fe_group = group;
4049         ac->ac_g_ex.fe_start = block;
4050         ac->ac_g_ex.fe_len = len;
4051         ac->ac_flags = ar->flags;
4052
4053         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4054          * locality group. this is a policy, actually */
4055         ext4_mb_group_or_file(ac);
4056
4057         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4058                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4059                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4060                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4061                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4062                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4063                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4064         return 0;
4065
4066 }
4067
4068 static noinline_for_stack void
4069 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4070                                         struct ext4_locality_group *lg,
4071                                         int order, int total_entries)
4072 {
4073         ext4_group_t group = 0;
4074         struct ext4_buddy e4b;
4075         struct list_head discard_list;
4076         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4077
4078         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4079
4080         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4081
4082         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4083         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4084                                                 pa_inode_list) {
4085                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4086                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4087                         /*
4088                          * This is the pa that we just used
4089                          * for block allocation. So don't
4090                          * free that
4091                          */
4092                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4093                         continue;
4094                 }
4095                 if (pa->pa_deleted) {
4096                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4097                         continue;
4098                 }
4099                 /* only lg prealloc space */
4100                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4101
4102                 /* seems this one can be freed ... */
4103                 pa->pa_deleted = 1;
4104                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4105
4106                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4107                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4108
4109                 total_entries--;
4110                 if (total_entries <= 5) {
4111                         /*
4112                          * we want to keep only 5 entries
4113                          * allowing it to grow to 8. This
4114                          * mak sure we don't call discard
4115                          * soon for this list.
4116                          */
4117                         break;
4118                 }
4119         }
4120         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4121
4122         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4123
4124                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4125                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4126                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4127                                         group);
4128                         continue;
4129                 }
4130                 ext4_lock_group(sb, group);
4131                 list_del(&pa->pa_group_list);
4132                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4133                 ext4_unlock_group(sb, group);
4134
4135                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4136                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4137                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4138         }
4139 }
4140
4141 /*
4142  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4143  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4144  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4145  *
4146  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4147  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4148  */
4149
4150 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4151 {
4152         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4153         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4154         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4155         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4156
4157         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4158         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4159                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4160                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4161         /* Add the prealloc space to lg */
4162         rcu_read_lock();
4163         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4164                                                 pa_inode_list) {
4165                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4166                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4167                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4168                         continue;
4169                 }
4170                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4171                         /* Add to the tail of the previous entry */
4172                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4173                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4174                         added = 1;
4175                         /*
4176                          * we want to count the total
4177                          * number of entries in the list
4178                          */
4179                 }
4180                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4181                 lg_prealloc_count++;
4182         }
4183         if (!added)
4184                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4185                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4186         rcu_read_unlock();
4187
4188         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4189         if (lg_prealloc_count > 8) {
4190                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4191                                                 order, lg_prealloc_count);
4192                 return;
4193         }
4194         return ;
4195 }
4196
4197 /*
4198  * release all resource we used in allocation
4199  */
4200 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4201 {
4202         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4203         if (pa) {
4204                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4205                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4206                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4207                         pa->pa_pstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4208                         pa->pa_lstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4209                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4210                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4211                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4212                 }
4213         }
4214         if (ac->alloc_semp)
4215                 up_read(ac->alloc_semp);
4216         if (pa) {
4217                 /*
4218                  * We want to add the pa to the right bucket.
4219                  * Remove it from the list and while adding
4220                  * make sure the list to which we are adding
4221                  * doesn't grow big.  We need to release
4222                  * alloc_semp before calling ext4_mb_add_n_trim()
4223                  */
4224                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4225                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4226                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4227                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4228                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4229                 }
4230                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4231         }
4232         if (ac->ac_bitmap_page)
4233                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4234         if (ac->ac_buddy_page)
4235                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4236         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4237                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4238         ext4_mb_collect_stats(ac);
4239         return 0;
4240 }
4241
4242 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4243 {
4244         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4245         int ret;
4246         int freed = 0;
4247
4248         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4249         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4250                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4251                 freed += ret;
4252                 needed -= ret;
4253         }
4254
4255         return freed;
4256 }
4257
4258 /*
4259  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4260  * it tries to use preallocation first, then falls back
4261  * to usual allocation
4262  */
4263 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4264                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4265 {
4266         int freed;
4267         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4268         struct ext4_sb_info *sbi;
4269         struct super_block *sb;
4270         ext4_fsblk_t block = 0;
4271         unsigned int inquota = 0;
4272         unsigned int reserv_blks = 0;
4273
4274         sb = ar->inode->i_sb;
4275         sbi = EXT4_SB(sb);
4276
4277         trace_ext4_request_blocks(ar);
4278
4279         /*
4280          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4281          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4282          * reserved when data being copied into pagecache.
4283          */
4284         if (EXT4_I(ar->inode)->i_delalloc_reserved_flag)
4285                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4286         else {
4287                 /* Without delayed allocation we need to verify
4288                  * there is enough free blocks to do block allocation
4289                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4290                  */
4291                 while (ar->len && ext4_claim_free_blocks(sbi, ar->len)) {
4292                         /* let others to free the space */
4293                         yield();
4294                         ar->len = ar->len >> 1;
4295                 }
4296                 if (!ar->len) {
4297                         *errp = -ENOSPC;
4298                         return 0;
4299                 }
4300                 reserv_blks = ar->len;
4301                 while (ar->len && dquot_alloc_block(ar->inode, ar->len)) {
4302                         ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4303                         ar->len--;
4304                 }
4305                 inquota = ar->len;
4306                 if (ar->len == 0) {
4307                         *errp = -EDQUOT;
4308                         goto out;
4309                 }
4310         }
4311
4312         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4313         if (!ac) {
4314                 ar->len = 0;
4315                 *errp = -ENOMEM;
4316                 goto out;
4317         }
4318
4319         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4320         if (*errp) {
4321                 ar->len = 0;
4322                 goto out;
4323         }
4324
4325         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4326         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4327                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4328                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4329 repeat:
4330                 /* allocate space in core */
4331                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4332                 if (*errp)
4333                         goto errout;
4334
4335                 /* as we've just preallocated more space than
4336                  * user requested orinally, we store allocated
4337                  * space in a special descriptor */
4338                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4339                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4340                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4341         }
4342         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4343                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_blks);
4344                 if (*errp == -EAGAIN) {
4345                         /*
4346                          * drop the reference that we took
4347                          * in ext4_mb_use_best_found
4348                          */
4349                         ext4_mb_release_context(ac);
4350                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4351                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4352                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4353                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4354                         goto repeat;
4355                 } else if (*errp)
4356                 errout:
4357                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4358                 else {
4359                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4360                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4361                 }
4362         } else {
4363                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4364                 if (freed)
4365                         goto repeat;
4366                 *errp = -ENOSPC;
4367         }
4368
4369         if (*errp) {
4370                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4371                 ar->len = 0;
4372                 ext4_mb_show_ac(ac);
4373         }
4374         ext4_mb_release_context(ac);
4375 out:
4376         if (ac)
4377                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4378         if (inquota && ar->len < inquota)
4379                 dquot_free_block(ar->inode, inquota - ar->len);
4380         if (!ar->len) {
4381                 if (!EXT4_I(ar->inode)->i_delalloc_reserved_flag)
4382                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4383                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter,
4384                                                 reserv_blks);
4385         }
4386
4387         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4388
4389         return block;
4390 }
4391
4392 /*
4393  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4394  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4395  * AND the blocks are associated with the same group.
4396  */
4397 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4398                         struct ext4_free_data *entry2)
4399 {
4400         if ((entry1->t_tid == entry2->t_tid) &&
4401             (entry1->group == entry2->group) &&
4402             ((entry1->start_blk + entry1->count) == entry2->start_blk))
4403                 return 1;
4404         return 0;
4405 }
4406
4407 static noinline_for_stack int
4408 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4409                       struct ext4_free_data *new_entry)
4410 {
4411         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4412         ext4_grpblk_t block;
4413         struct ext4_free_data *entry;
4414         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4415         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4416         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4417         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4418         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4419
4420         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4421         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4422         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4423
4424         new_node = &new_entry->node;
4425         block = new_entry->start_blk;
4426
4427         if (!*n) {
4428                 /* first free block exent. We need to
4429                    protect buddy cache from being freed,
4430                  * otherwise we'll refresh it from
4431                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4432                  * blocks */
4433                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4434                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4435         }
4436         while (*n) {
4437                 parent = *n;
4438                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, node);
4439                 if (block < entry->start_blk)
4440                         n = &(*n)->rb_left;
4441                 else if (block >= (entry->start_blk + entry->count))
4442                         n = &(*n)->rb_right;
4443                 else {
4444                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4445                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) + block,
4446                                 "Block already on to-be-freed list");
4447                         return 0;
4448                 }
4449         }
4450
4451         rb_link_node(new_node, parent, n);
4452         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4453
4454         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4455         node = rb_prev(new_node);
4456         if (node) {
4457                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4458                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4459                         new_entry->start_blk = entry->start_blk;
4460                         new_entry->count += entry->count;
4461                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4462                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4463                         list_del(&entry->list);
4464                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4465                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4466                 }
4467         }
4468
4469         node = rb_next(new_node);
4470         if (node) {
4471                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4472                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4473                         new_entry->count += entry->count;
4474                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4475                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4476                         list_del(&entry->list);
4477                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4478                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4479                 }
4480         }
4481         /* Add the extent to transaction's private list */
4482         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4483         list_add(&new_entry->list, &handle->h_transaction->t_private_list);
4484         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4485         return 0;
4486 }
4487
4488 /**
4489  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4490  * @handle:             handle for this transaction
4491  * @inode:              inode
4492  * @block:              start physical block to free
4493  * @count:              number of blocks to count
4494  * @metadata:           Are these metadata blocks
4495  */
4496 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4497                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4498                       unsigned long count, int flags)
4499 {
4500         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4501         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4502         struct ext4_group_desc *gdp;
4503         unsigned long freed = 0;
4504         unsigned int overflow;
4505         ext4_grpblk_t bit;
4506         struct buffer_head *gd_bh;
4507         ext4_group_t block_group;
4508         struct ext4_sb_info *sbi;
4509         struct ext4_buddy e4b;
4510         int err = 0;
4511         int ret;
4512
4513         if (bh) {
4514                 if (block)
4515                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4516                 else
4517                         block = bh->b_blocknr;
4518         }
4519
4520         sbi = EXT4_SB(sb);
4521         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4522             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4523                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4524                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4525                 goto error_return;
4526         }
4527
4528         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4529         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4530
4531         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4532                 struct buffer_head *tbh = bh;
4533                 int i;
4534
4535                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4536
4537                 for (i = 0; i < count; i++) {
4538                         if (!bh)
4539                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4540                                                         block + i);
4541                         if (unlikely(!tbh))
4542                                 continue;
4543                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4544                                     inode, tbh, block + i);
4545                 }
4546         }
4547
4548         /*
4549          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4550          * after the transaction is committed, which we can do by
4551          * treating the block as metadata, below.  We make an
4552          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4553          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4554          */
4555         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4556                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4557
4558 do_more:
4559         overflow = 0;
4560         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4561
4562         /*
4563          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4564          * boundary.
4565          */
4566         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4567                 overflow = bit + count - EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4568                 count -= overflow;
4569         }
4570         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4571         if (!bitmap_bh) {
4572                 err = -EIO;
4573                 goto error_return;
4574         }
4575         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4576         if (!gdp) {
4577                 err = -EIO;
4578                 goto error_return;
4579         }
4580
4581         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4582             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4583             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4584                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4585             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4586                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4587
4588                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4589                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4590                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4591                 goto error_return;
4592         }
4593
4594         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4595         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4596         if (err)
4597                 goto error_return;
4598
4599         /*
4600          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4601          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4602          * using it
4603          */
4604         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4605         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4606         if (err)
4607                 goto error_return;
4608 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4609         {
4610                 int i;
4611                 for (i = 0; i < count; i++)
4612                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4613         }
4614 #endif
4615         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count);
4616
4617         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4618         if (err)
4619                 goto error_return;
4620
4621         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4622                 struct ext4_free_data *new_entry;
4623                 /*
4624                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4625                  * be used until this transaction is committed
4626                  */
4627                 new_entry  = kmem_cache_alloc(ext4_free_ext_cachep, GFP_NOFS);
4628                 new_entry->start_blk = bit;
4629                 new_entry->group  = block_group;
4630                 new_entry->count = count;
4631                 new_entry->t_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4632
4633                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4634                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4635                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4636         } else {
4637                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4638                  * with group lock held. generate_buddy look at
4639                  * them with group lock_held
4640                  */
4641                 if (test_opt(sb, DISCARD))
4642                         ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4643                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4644                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4645                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count);
4646                 ext4_mb_return_to_preallocation(inode, &e4b, block, count);
4647         }
4648
4649         ret = ext4_free_blks_count(sb, gdp) + count;
4650         ext4_free_blks_set(sb, gdp, ret);
4651         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, gdp);
4652         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4653         percpu_counter_add(&sbi->s_freeblocks_counter, count);
4654
4655         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4656                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4657                 atomic_add(count, &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
4658         }
4659
4660         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4661
4662         freed += count;
4663
4664         /* We dirtied the bitmap block */
4665         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4666         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4667
4668         /* And the group descriptor block */
4669         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4670         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4671         if (!err)
4672                 err = ret;
4673
4674         if (overflow && !err) {
4675                 block += count;
4676                 count = overflow;
4677                 put_bh(bitmap_bh);
4678                 goto do_more;
4679         }
4680         ext4_mark_super_dirty(sb);
4681 error_return:
4682         if (freed)
4683                 dquot_free_block(inode, freed);
4684         brelse(bitmap_bh);
4685         ext4_std_error(sb, err);
4686         return;
4687 }
4688
4689 /**
4690  * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
4691  * @sb:         super block for the file system
4692  * @start:      starting block of the free extent in the alloc. group
4693  * @count:      number of blocks to TRIM
4694  * @group:      alloc. group we are working with
4695  * @e4b:        ext4 buddy for the group
4696  *
4697  * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
4698  * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
4699  * be called with under the group lock.
4700  */
4701 static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb, int start, int count,
4702                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b)
4703 {
4704         struct ext4_free_extent ex;
4705         int ret = 0;
4706
4707         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
4708
4709         ex.fe_start = start;
4710         ex.fe_group = group;
4711         ex.fe_len = count;
4712
4713         /*
4714          * Mark blocks used, so no one can reuse them while
4715          * being trimmed.
4716          */
4717         mb_mark_used(e4b, &ex);
4718         ext4_unlock_group(sb, group);
4719
4720         ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
4721         if (ret)
4722                 ext4_std_error(sb, ret);
4723
4724         ext4_lock_group(sb, group);
4725         mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
4726         return ret;
4727 }
4728
4729 /**
4730  * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
4731  * @sb:                 super block for file system
4732  * @e4b:                ext4 buddy
4733  * @start:              first group block to examine
4734  * @max:                last group block to examine
4735  * @minblocks:          minimum extent block count
4736  *
4737  * ext4_trim_all_free walks through group's buddy bitmap searching for free
4738  * extents. When the free block is found, ext4_trim_extent is called to TRIM
4739  * the extent.
4740  *
4741  *
4742  * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
4743  * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
4744  * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
4745  * the group buddy bitmap. This is done until whole group is scanned.
4746  */
4747 ext4_grpblk_t ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, struct ext4_buddy *e4b,
4748                 ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max, ext4_grpblk_t minblocks)
4749 {
4750         void *bitmap;
4751         ext4_grpblk_t next, count = 0;
4752         ext4_group_t group;
4753         int ret = 0;
4754
4755         BUG_ON(e4b == NULL);
4756
4757         bitmap = e4b->bd_bitmap;
4758         group = e4b->bd_group;
4759         start = (e4b->bd_info->bb_first_free > start) ?
4760                 e4b->bd_info->bb_first_free : start;
4761         ext4_lock_group(sb, group);
4762
4763         while (start < max) {
4764                 start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, start);
4765                 if (start >= max)
4766                         break;
4767                 next = mb_find_next_bit(bitmap, max, start);
4768
4769                 if ((next - start) >= minblocks) {
4770                         ret = ext4_trim_extent(sb, start,
4771                                 next - start, group, e4b);
4772                         if (ret < 0)
4773                                 break;
4774                         count += next - start;
4775                 }
4776                 start = next + 1;
4777
4778                 if (fatal_signal_pending(current)) {
4779                         count = -ERESTARTSYS;
4780                         break;
4781                 }
4782
4783                 if (need_resched()) {
4784                         ext4_unlock_group(sb, group);
4785                         cond_resched();
4786                         ext4_lock_group(sb, group);
4787                 }
4788
4789                 if ((e4b->bd_info->bb_free - count) < minblocks)
4790                         break;
4791         }
4792         ext4_unlock_group(sb, group);
4793
4794         ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
4795                 count, group);
4796
4797         if (ret < 0)
4798                 count = ret;
4799
4800         return count;
4801 }
4802
4803 /**
4804  * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
4805  * @sb:                 superblock for filesystem
4806  * @range:              fstrim_range structure
4807  *
4808  * start:       First Byte to trim
4809  * len:         number of Bytes to trim from start
4810  * minlen:      minimum extent length in Bytes
4811  * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
4812  * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
4813  * is invoked to trim all free space.
4814  */
4815 int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
4816 {
4817         struct ext4_buddy e4b;
4818         ext4_group_t first_group, last_group;
4819         ext4_group_t group, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4820         ext4_grpblk_t cnt = 0, first_block, last_block;
4821         uint64_t start, len, minlen, trimmed;
4822         int ret = 0;
4823
4824         start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
4825         len = range->len >> sb->s_blocksize_bits;
4826         minlen = range->minlen >> sb->s_blocksize_bits;
4827         trimmed = 0;
4828
4829         if (unlikely(minlen > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)))
4830                 return -EINVAL;
4831
4832         /* Determine first and last group to examine based on start and len */
4833         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
4834                                      &first_group, &first_block);
4835         ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) (start + len),
4836                                      &last_group, &last_block);
4837         last_group = (last_group > ngroups - 1) ? ngroups - 1 : last_group;
4838         last_block = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4839
4840         if (first_group > last_group)
4841                 return -EINVAL;
4842
4843         for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
4844                 ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
4845                 if (ret) {
4846                         ext4_error(sb, "Error in loading buddy "
4847                                         "information for %u", group);
4848                         break;
4849                 }
4850
4851                 if (len >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb))
4852                         len -= (EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - first_block);
4853                 else
4854                         last_block = len;
4855
4856                 if (e4b.bd_info->bb_free >= minlen) {
4857                         cnt = ext4_trim_all_free(sb, &e4b, first_block,
4858                                                 last_block, minlen);
4859                         if (cnt < 0) {
4860                                 ret = cnt;
4861                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4862                                 break;
4863                         }
4864                 }
4865                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4866                 trimmed += cnt;
4867                 first_block = 0;
4868         }
4869         range->len = trimmed * sb->s_blocksize;
4870
4871         return ret;
4872 }