]> bbs.cooldavid.org Git - net-next-2.6.git/blob - fs/ext4/mballoc.c
ext4: don't use ext4_allocation_contexts for tracing
[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 void 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 }
2621
2622 /*
2623  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2624  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2625  */
2626 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn)
2627 {
2628         struct super_block *sb = journal->j_private;
2629         struct ext4_buddy e4b;
2630         struct ext4_group_info *db;
2631         int err, count = 0, count2 = 0;
2632         struct ext4_free_data *entry;
2633         struct list_head *l, *ltmp;
2634
2635         list_for_each_safe(l, ltmp, &txn->t_private_list) {
2636                 entry = list_entry(l, struct ext4_free_data, list);
2637
2638                 mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2639                          entry->count, entry->group, entry);
2640
2641                 if (test_opt(sb, DISCARD))
2642                         ext4_issue_discard(sb, entry->group,
2643                                         entry->start_blk, entry->count);
2644
2645                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->group, &e4b);
2646                 /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2647                 BUG_ON(err != 0);
2648
2649                 db = e4b.bd_info;
2650                 /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2651                 count += entry->count;
2652                 count2++;
2653                 ext4_lock_group(sb, entry->group);
2654                 /* Take it out of per group rb tree */
2655                 rb_erase(&entry->node, &(db->bb_free_root));
2656                 mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->start_blk, entry->count);
2657
2658                 if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2659                         /* No more items in the per group rb tree
2660                          * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2661                          */
2662                         page_cache_release(e4b.bd_buddy_page);
2663                         page_cache_release(e4b.bd_bitmap_page);
2664                 }
2665                 ext4_unlock_group(sb, entry->group);
2666                 kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
2667                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2668         }
2669
2670         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2671 }
2672
2673 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
2674 u8 mb_enable_debug __read_mostly;
2675
2676 static struct dentry *debugfs_dir;
2677 static struct dentry *debugfs_debug;
2678
2679 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2680 {
2681         debugfs_dir = debugfs_create_dir("ext4", NULL);
2682         if (debugfs_dir)
2683                 debugfs_debug = debugfs_create_u8("mballoc-debug",
2684                                                   S_IRUGO | S_IWUSR,
2685                                                   debugfs_dir,
2686                                                   &mb_enable_debug);
2687 }
2688
2689 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2690 {
2691         debugfs_remove(debugfs_debug);
2692         debugfs_remove(debugfs_dir);
2693 }
2694
2695 #else
2696
2697 static void __init ext4_create_debugfs_entry(void)
2698 {
2699 }
2700
2701 static void ext4_remove_debugfs_entry(void)
2702 {
2703 }
2704
2705 #endif
2706
2707 int __init init_ext4_mballoc(void)
2708 {
2709         ext4_pspace_cachep =
2710                 kmem_cache_create("ext4_prealloc_space",
2711                                      sizeof(struct ext4_prealloc_space),
2712                                      0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT, NULL);
2713         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2714                 return -ENOMEM;
2715
2716         ext4_ac_cachep =
2717                 kmem_cache_create("ext4_alloc_context",
2718                                      sizeof(struct ext4_allocation_context),
2719                                      0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT, NULL);
2720         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2721                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2722                 return -ENOMEM;
2723         }
2724
2725         ext4_free_ext_cachep =
2726                 kmem_cache_create("ext4_free_block_extents",
2727                                      sizeof(struct ext4_free_data),
2728                                      0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT, NULL);
2729         if (ext4_free_ext_cachep == NULL) {
2730                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2731                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2732                 return -ENOMEM;
2733         }
2734         ext4_create_debugfs_entry();
2735         return 0;
2736 }
2737
2738 void exit_ext4_mballoc(void)
2739 {
2740         int i;
2741         /*
2742          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2743          * before destroying the slab cache.
2744          */
2745         rcu_barrier();
2746         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2747         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2748         kmem_cache_destroy(ext4_free_ext_cachep);
2749
2750         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2751                 struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[i];
2752                 if (cachep) {
2753                         char *name = (char *)kmem_cache_name(cachep);
2754                         kmem_cache_destroy(cachep);
2755                         kfree(name);
2756                 }
2757         }
2758         ext4_remove_debugfs_entry();
2759 }
2760
2761
2762 /*
2763  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2764  * Returns 0 if success or error code
2765  */
2766 static noinline_for_stack int
2767 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2768                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_blks)
2769 {
2770         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2771         struct ext4_group_desc *gdp;
2772         struct buffer_head *gdp_bh;
2773         struct ext4_sb_info *sbi;
2774         struct super_block *sb;
2775         ext4_fsblk_t block;
2776         int err, len;
2777
2778         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2779         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2780
2781         sb = ac->ac_sb;
2782         sbi = EXT4_SB(sb);
2783
2784         err = -EIO;
2785         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2786         if (!bitmap_bh)
2787                 goto out_err;
2788
2789         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2790         if (err)
2791                 goto out_err;
2792
2793         err = -EIO;
2794         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2795         if (!gdp)
2796                 goto out_err;
2797
2798         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2799                         ext4_free_blks_count(sb, gdp));
2800
2801         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2802         if (err)
2803                 goto out_err;
2804
2805         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2806
2807         len = ac->ac_b_ex.fe_len;
2808         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2809                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2810                            "fs metadata\n", block, block+len);
2811                 /* File system mounted not to panic on error
2812                  * Fix the bitmap and repeat the block allocation
2813                  * We leak some of the blocks here.
2814                  */
2815                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2816                 mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2817                             ac->ac_b_ex.fe_len);
2818                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2819                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2820                 if (!err)
2821                         err = -EAGAIN;
2822                 goto out_err;
2823         }
2824
2825         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2826 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2827         {
2828                 int i;
2829                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2830                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2831                                                 bitmap_bh->b_data));
2832                 }
2833         }
2834 #endif
2835         mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,ac->ac_b_ex.fe_len);
2836         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2837                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2838                 ext4_free_blks_set(sb, gdp,
2839                                         ext4_free_blocks_after_init(sb,
2840                                         ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2841         }
2842         len = ext4_free_blks_count(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2843         ext4_free_blks_set(sb, gdp, len);
2844         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
2845
2846         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2847         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeblocks_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
2848         /*
2849          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
2850          */
2851         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
2852                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
2853                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter, reserv_blks);
2854
2855         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
2856                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
2857                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
2858                 atomic_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
2859                            &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
2860         }
2861
2862         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2863         if (err)
2864                 goto out_err;
2865         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
2866
2867 out_err:
2868         ext4_mark_super_dirty(sb);
2869         brelse(bitmap_bh);
2870         return err;
2871 }
2872
2873 /*
2874  * here we normalize request for locality group
2875  * Group request are normalized to s_strip size if we set the same via mount
2876  * option. If not we set it to s_mb_group_prealloc which can be configured via
2877  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
2878  *
2879  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
2880  */
2881 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
2882 {
2883         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
2884         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
2885
2886         BUG_ON(lg == NULL);
2887         if (EXT4_SB(sb)->s_stripe)
2888                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_stripe;
2889         else
2890                 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
2891         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
2892                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
2893 }
2894
2895 /*
2896  * Normalization means making request better in terms of
2897  * size and alignment
2898  */
2899 static noinline_for_stack void
2900 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
2901                                 struct ext4_allocation_request *ar)
2902 {
2903         int bsbits, max;
2904         ext4_lblk_t end;
2905         loff_t size, orig_size, start_off;
2906         ext4_lblk_t start;
2907         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
2908         struct ext4_prealloc_space *pa;
2909
2910         /* do normalize only data requests, metadata requests
2911            do not need preallocation */
2912         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
2913                 return;
2914
2915         /* sometime caller may want exact blocks */
2916         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2917                 return;
2918
2919         /* caller may indicate that preallocation isn't
2920          * required (it's a tail, for example) */
2921         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
2922                 return;
2923
2924         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
2925                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
2926                 return ;
2927         }
2928
2929         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
2930
2931         /* first, let's learn actual file size
2932          * given current request is allocated */
2933         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
2934         size = size << bsbits;
2935         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
2936                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
2937         orig_size = size;
2938
2939         /* max size of free chunks */
2940         max = 2 << bsbits;
2941
2942 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
2943                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
2944
2945         /* first, try to predict filesize */
2946         /* XXX: should this table be tunable? */
2947         start_off = 0;
2948         if (size <= 16 * 1024) {
2949                 size = 16 * 1024;
2950         } else if (size <= 32 * 1024) {
2951                 size = 32 * 1024;
2952         } else if (size <= 64 * 1024) {
2953                 size = 64 * 1024;
2954         } else if (size <= 128 * 1024) {
2955                 size = 128 * 1024;
2956         } else if (size <= 256 * 1024) {
2957                 size = 256 * 1024;
2958         } else if (size <= 512 * 1024) {
2959                 size = 512 * 1024;
2960         } else if (size <= 1024 * 1024) {
2961                 size = 1024 * 1024;
2962         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
2963                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2964                                                 (21 - bsbits)) << 21;
2965                 size = 2 * 1024 * 1024;
2966         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
2967                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2968                                                         (22 - bsbits)) << 22;
2969                 size = 4 * 1024 * 1024;
2970         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
2971                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
2972                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
2973                                                         (23 - bsbits)) << 23;
2974                 size = 8 * 1024 * 1024;
2975         } else {
2976                 start_off = (loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
2977                 size      = ac->ac_o_ex.fe_len << bsbits;
2978         }
2979         size = size >> bsbits;
2980         start = start_off >> bsbits;
2981
2982         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
2983         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
2984                 size -= ar->lleft + 1 - start;
2985                 start = ar->lleft + 1;
2986         }
2987         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
2988                 size -= start + size - ar->lright;
2989
2990         end = start + size;
2991
2992         /* check we don't cross already preallocated blocks */
2993         rcu_read_lock();
2994         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
2995                 ext4_lblk_t pa_end;
2996
2997                 if (pa->pa_deleted)
2998                         continue;
2999                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3000                 if (pa->pa_deleted) {
3001                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3002                         continue;
3003                 }
3004
3005                 pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
3006
3007                 /* PA must not overlap original request */
3008                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3009                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3010
3011                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3012                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3013                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3014                         continue;
3015                 }
3016                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3017
3018                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3019                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3020                         BUG_ON(pa_end < start);
3021                         start = pa_end;
3022                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3023                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3024                         end = pa->pa_lstart;
3025                 }
3026                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3027         }
3028         rcu_read_unlock();
3029         size = end - start;
3030
3031         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3032         rcu_read_lock();
3033         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3034                 ext4_lblk_t pa_end;
3035                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3036                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3037                         pa_end = pa->pa_lstart + pa->pa_len;
3038                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3039                 }
3040                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3041         }
3042         rcu_read_unlock();
3043
3044         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3045                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3046                 printk(KERN_ERR "start %lu, size %lu, fe_logical %lu\n",
3047                         (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3048                         (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3049         }
3050         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3051                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3052         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3053
3054         /* now prepare goal request */
3055
3056         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3057          * placement or satisfy big request as is */
3058         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3059         ac->ac_g_ex.fe_len = size;
3060
3061         /* define goal start in order to merge */
3062         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3063                 /* merge to the right */
3064                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3065                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3066                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3067                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3068         }
3069         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3070                 /* merge to the left */
3071                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3072                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3073                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3074                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3075         }
3076
3077         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3078                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3079 }
3080
3081 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3082 {
3083         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3084
3085         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3086                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3087                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3088                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3089                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3090                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3091                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3092                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3093                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3094                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3095                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3096         }
3097
3098         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3099                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3100         else
3101                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3102 }
3103
3104 /*
3105  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3106  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3107  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3108  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3109  */
3110 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3111 {
3112         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3113         int len;
3114
3115         if (pa && pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
3116                 len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3117                 pa->pa_free += len;
3118         }
3119
3120 }
3121
3122 /*
3123  * use blocks preallocated to inode
3124  */
3125 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3126                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3127 {
3128         ext4_fsblk_t start;
3129         ext4_fsblk_t end;
3130         int len;
3131
3132         /* found preallocated blocks, use them */
3133         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3134         end = min(pa->pa_pstart + pa->pa_len, start + ac->ac_o_ex.fe_len);
3135         len = end - start;
3136         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3137                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3138         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3139         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3140         ac->ac_pa = pa;
3141
3142         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3143         BUG_ON(start + len > pa->pa_pstart + pa->pa_len);
3144         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3145         pa->pa_free -= len;
3146
3147         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3148 }
3149
3150 /*
3151  * use blocks preallocated to locality group
3152  */
3153 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3154                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3155 {
3156         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3157
3158         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3159                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3160                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3161         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3162         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3163         ac->ac_pa = pa;
3164
3165         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3166          * possible race when the group is being loaded concurrently
3167          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3168          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3169          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3170          */
3171         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3172 }
3173
3174 /*
3175  * Return the prealloc space that have minimal distance
3176  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3177  * space that is having currently known minimal distance
3178  * from the goal block.
3179  */
3180 static struct ext4_prealloc_space *
3181 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
3182                         struct ext4_prealloc_space *pa,
3183                         struct ext4_prealloc_space *cpa)
3184 {
3185         ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;
3186
3187         if (cpa == NULL) {
3188                 atomic_inc(&pa->pa_count);
3189                 return pa;
3190         }
3191         cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
3192         new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);
3193
3194         if (cur_distance < new_distance)
3195                 return cpa;
3196
3197         /* drop the previous reference */
3198         atomic_dec(&cpa->pa_count);
3199         atomic_inc(&pa->pa_count);
3200         return pa;
3201 }
3202
3203 /*
3204  * search goal blocks in preallocated space
3205  */
3206 static noinline_for_stack int
3207 ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
3208 {
3209         int order, i;
3210         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3211         struct ext4_locality_group *lg;
3212         struct ext4_prealloc_space *pa, *cpa = NULL;
3213         ext4_fsblk_t goal_block;
3214
3215         /* only data can be preallocated */
3216         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3217                 return 0;
3218
3219         /* first, try per-file preallocation */
3220         rcu_read_lock();
3221         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3222
3223                 /* all fields in this condition don't change,
3224                  * so we can skip locking for them */
3225                 if (ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart ||
3226                         ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa->pa_lstart + pa->pa_len)
3227                         continue;
3228
3229                 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
3230                 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
3231                         pa->pa_pstart + pa->pa_len > EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS)
3232                         continue;
3233
3234                 /* found preallocated blocks, use them */
3235                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3236                 if (pa->pa_deleted == 0 && pa->pa_free) {
3237                         atomic_inc(&pa->pa_count);
3238                         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3239                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3240                         ac->ac_criteria = 10;
3241                         rcu_read_unlock();
3242                         return 1;
3243                 }
3244                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3245         }
3246         rcu_read_unlock();
3247
3248         /* can we use group allocation? */
3249         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
3250                 return 0;
3251
3252         /* inode may have no locality group for some reason */
3253         lg = ac->ac_lg;
3254         if (lg == NULL)
3255                 return 0;
3256         order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
3257         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
3258                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
3259                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
3260
3261         goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
3262         /*
3263          * search for the prealloc space that is having
3264          * minimal distance from the goal block.
3265          */
3266         for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
3267                 rcu_read_lock();
3268                 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
3269                                         pa_inode_list) {
3270                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3271                         if (pa->pa_deleted == 0 &&
3272                                         pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {
3273
3274                                 cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
3275                                                                 pa, cpa);
3276                         }
3277                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3278                 }
3279                 rcu_read_unlock();
3280         }
3281         if (cpa) {
3282                 ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
3283                 ac->ac_criteria = 20;
3284                 return 1;
3285         }
3286         return 0;
3287 }
3288
3289 /*
3290  * the function goes through all block freed in the group
3291  * but not yet committed and marks them used in in-core bitmap.
3292  * buddy must be generated from this bitmap
3293  * Need to be called with the ext4 group lock held
3294  */
3295 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
3296                                                 ext4_group_t group)
3297 {
3298         struct rb_node *n;
3299         struct ext4_group_info *grp;
3300         struct ext4_free_data *entry;
3301
3302         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3303         n = rb_first(&(grp->bb_free_root));
3304
3305         while (n) {
3306                 entry = rb_entry(n, struct ext4_free_data, node);
3307                 mb_set_bits(bitmap, entry->start_blk, entry->count);
3308                 n = rb_next(n);
3309         }
3310         return;
3311 }
3312
3313 /*
3314  * the function goes through all preallocation in this group and marks them
3315  * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
3316  * Need to be called with ext4 group lock held
3317  */
3318 static noinline_for_stack
3319 void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
3320                                         ext4_group_t group)
3321 {
3322         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3323         struct ext4_prealloc_space *pa;
3324         struct list_head *cur;
3325         ext4_group_t groupnr;
3326         ext4_grpblk_t start;
3327         int preallocated = 0;
3328         int count = 0;
3329         int len;
3330
3331         /* all form of preallocation discards first load group,
3332          * so the only competing code is preallocation use.
3333          * we don't need any locking here
3334          * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
3335          * otherwise we could leave used blocks available for
3336          * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
3337          * is dropping preallocation
3338          */
3339         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3340                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
3341                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3342                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3343                                              &groupnr, &start);
3344                 len = pa->pa_len;
3345                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3346                 if (unlikely(len == 0))
3347                         continue;
3348                 BUG_ON(groupnr != group);
3349                 mb_set_bits(bitmap, start, len);
3350                 preallocated += len;
3351                 count++;
3352         }
3353         mb_debug(1, "prellocated %u for group %u\n", preallocated, group);
3354 }
3355
3356 static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
3357 {
3358         struct ext4_prealloc_space *pa;
3359         pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
3360         kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
3361 }
3362
3363 /*
3364  * drops a reference to preallocated space descriptor
3365  * if this was the last reference and the space is consumed
3366  */
3367 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3368                         struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
3369 {
3370         ext4_group_t grp;
3371         ext4_fsblk_t grp_blk;
3372
3373         if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0)
3374                 return;
3375
3376         /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
3377         spin_lock(&pa->pa_lock);
3378         if (pa->pa_deleted == 1) {
3379                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3380                 return;
3381         }
3382
3383         pa->pa_deleted = 1;
3384         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3385
3386         grp_blk = pa->pa_pstart;
3387         /*
3388          * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
3389          * next group when pa is used up
3390          */
3391         if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3392                 grp_blk--;
3393
3394         ext4_get_group_no_and_offset(sb, grp_blk, &grp, NULL);
3395
3396         /*
3397          * possible race:
3398          *
3399          *  P1 (buddy init)                     P2 (regular allocation)
3400          *                                      find block B in PA
3401          *  copy on-disk bitmap to buddy
3402          *                                      mark B in on-disk bitmap
3403          *                                      drop PA from group
3404          *  mark all PAs in buddy
3405          *
3406          * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
3407          * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
3408          * against that pair
3409          */
3410         ext4_lock_group(sb, grp);
3411         list_del(&pa->pa_group_list);
3412         ext4_unlock_group(sb, grp);
3413
3414         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3415         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3416         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3417
3418         call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3419 }
3420
3421 /*
3422  * creates new preallocated space for given inode
3423  */
3424 static noinline_for_stack int
3425 ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3426 {
3427         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3428         struct ext4_prealloc_space *pa;
3429         struct ext4_group_info *grp;
3430         struct ext4_inode_info *ei;
3431
3432         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3433         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3434         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3435         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3436
3437         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3438         if (pa == NULL)
3439                 return -ENOMEM;
3440
3441         if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_g_ex.fe_len) {
3442                 int winl;
3443                 int wins;
3444                 int win;
3445                 int offs;
3446
3447                 /* we can't allocate as much as normalizer wants.
3448                  * so, found space must get proper lstart
3449                  * to cover original request */
3450                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
3451                 BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);
3452
3453                 /* we're limited by original request in that
3454                  * logical block must be covered any way
3455                  * winl is window we can move our chunk within */
3456                 winl = ac->ac_o_ex.fe_logical - ac->ac_g_ex.fe_logical;
3457
3458                 /* also, we should cover whole original request */
3459                 wins = ac->ac_b_ex.fe_len - ac->ac_o_ex.fe_len;
3460
3461                 /* the smallest one defines real window */
3462                 win = min(winl, wins);
3463
3464                 offs = ac->ac_o_ex.fe_logical % ac->ac_b_ex.fe_len;
3465                 if (offs && offs < win)
3466                         win = offs;
3467
3468                 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical - win;
3469                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
3470                 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len > ac->ac_b_ex.fe_len);
3471         }
3472
3473         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3474          * allocated blocks for history */
3475         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3476
3477         pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
3478         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3479         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3480         pa->pa_free = pa->pa_len;
3481         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3482         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3483         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3484         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3485         pa->pa_deleted = 0;
3486         pa->pa_type = MB_INODE_PA;
3487
3488         mb_debug(1, "new inode pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3489                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3490         trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);
3491
3492         ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);
3493         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3494
3495         ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3496         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3497
3498         pa->pa_obj_lock = &ei->i_prealloc_lock;
3499         pa->pa_inode = ac->ac_inode;
3500
3501         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3502         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3503         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3504
3505         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3506         list_add_rcu(&pa->pa_inode_list, &ei->i_prealloc_list);
3507         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3508
3509         return 0;
3510 }
3511
3512 /*
3513  * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
3514  */
3515 static noinline_for_stack int
3516 ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
3517 {
3518         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3519         struct ext4_locality_group *lg;
3520         struct ext4_prealloc_space *pa;
3521         struct ext4_group_info *grp;
3522
3523         /* preallocate only when found space is larger then requested */
3524         BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
3525         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
3526         BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
3527
3528         BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
3529         pa = kmem_cache_alloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
3530         if (pa == NULL)
3531                 return -ENOMEM;
3532
3533         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
3534          * allocated blocks for history */
3535         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
3536
3537         pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
3538         pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
3539         pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
3540         pa->pa_free = pa->pa_len;
3541         atomic_set(&pa->pa_count, 1);
3542         spin_lock_init(&pa->pa_lock);
3543         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_inode_list);
3544         INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
3545         pa->pa_deleted = 0;
3546         pa->pa_type = MB_GROUP_PA;
3547
3548         mb_debug(1, "new group pa %p: %llu/%u for %u\n", pa,
3549                         pa->pa_pstart, pa->pa_len, pa->pa_lstart);
3550         trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);
3551
3552         ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
3553         atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);
3554
3555         grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3556         lg = ac->ac_lg;
3557         BUG_ON(lg == NULL);
3558
3559         pa->pa_obj_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
3560         pa->pa_inode = NULL;
3561
3562         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3563         list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);
3564         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3565
3566         /*
3567          * We will later add the new pa to the right bucket
3568          * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
3569          */
3570         return 0;
3571 }
3572
3573 static int ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
3574 {
3575         int err;
3576
3577         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
3578                 err = ext4_mb_new_group_pa(ac);
3579         else
3580                 err = ext4_mb_new_inode_pa(ac);
3581         return err;
3582 }
3583
3584 /*
3585  * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
3586  * in-core bitmap and buddy.
3587  * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
3588  * nobody else can find/use it.
3589  * the caller MUST hold group/inode locks.
3590  * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
3591  */
3592 static noinline_for_stack int
3593 ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
3594                         struct ext4_prealloc_space *pa)
3595 {
3596         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3597         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
3598         unsigned int end;
3599         unsigned int next;
3600         ext4_group_t group;
3601         ext4_grpblk_t bit;
3602         unsigned long long grp_blk_start;
3603         int err = 0;
3604         int free = 0;
3605
3606         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3607         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3608         grp_blk_start = pa->pa_pstart - bit;
3609         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3610         end = bit + pa->pa_len;
3611
3612         while (bit < end) {
3613                 bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3614                 if (bit >= end)
3615                         break;
3616                 next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
3617                 mb_debug(1, "    free preallocated %u/%u in group %u\n",
3618                          (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
3619                          (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
3620                 free += next - bit;
3621
3622                 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
3623                 trace_ext4_mb_release_inode_pa(sb, pa->pa_inode, pa,
3624                                                grp_blk_start + bit, next - bit);
3625                 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
3626                 bit = next + 1;
3627         }
3628         if (free != pa->pa_free) {
3629                 printk(KERN_CRIT "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %lu\n",
3630                         pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
3631                         (unsigned long) pa->pa_pstart,
3632                         (unsigned long) pa->pa_len);
3633                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
3634                                         free, pa->pa_free);
3635                 /*
3636                  * pa is already deleted so we use the value obtained
3637                  * from the bitmap and continue.
3638                  */
3639         }
3640         atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
3641
3642         return err;
3643 }
3644
3645 static noinline_for_stack int
3646 ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
3647                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3648 {
3649         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
3650         ext4_group_t group;
3651         ext4_grpblk_t bit;
3652
3653         trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
3654         BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
3655         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
3656         BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
3657         mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
3658         atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
3659         trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
3660
3661         return 0;
3662 }
3663
3664 /*
3665  * releases all preallocations in given group
3666  *
3667  * first, we need to decide discard policy:
3668  * - when do we discard
3669  *   1) ENOSPC
3670  * - how many do we discard
3671  *   1) how many requested
3672  */
3673 static noinline_for_stack int
3674 ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
3675                                         ext4_group_t group, int needed)
3676 {
3677         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
3678         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3679         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3680         struct list_head list;
3681         struct ext4_buddy e4b;
3682         int err;
3683         int busy = 0;
3684         int free = 0;
3685
3686         mb_debug(1, "discard preallocation for group %u\n", group);
3687
3688         if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
3689                 return 0;
3690
3691         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3692         if (bitmap_bh == NULL) {
3693                 ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u", group);
3694                 return 0;
3695         }
3696
3697         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3698         if (err) {
3699                 ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u", group);
3700                 put_bh(bitmap_bh);
3701                 return 0;
3702         }
3703
3704         if (needed == 0)
3705                 needed = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) + 1;
3706
3707         INIT_LIST_HEAD(&list);
3708 repeat:
3709         ext4_lock_group(sb, group);
3710         list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
3711                                 &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
3712                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3713                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3714                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3715                         busy = 1;
3716                         continue;
3717                 }
3718                 if (pa->pa_deleted) {
3719                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3720                         continue;
3721                 }
3722
3723                 /* seems this one can be freed ... */
3724                 pa->pa_deleted = 1;
3725
3726                 /* we can trust pa_free ... */
3727                 free += pa->pa_free;
3728
3729                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3730
3731                 list_del(&pa->pa_group_list);
3732                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3733         }
3734
3735         /* if we still need more blocks and some PAs were used, try again */
3736         if (free < needed && busy) {
3737                 busy = 0;
3738                 ext4_unlock_group(sb, group);
3739                 /*
3740                  * Yield the CPU here so that we don't get soft lockup
3741                  * in non preempt case.
3742                  */
3743                 yield();
3744                 goto repeat;
3745         }
3746
3747         /* found anything to free? */
3748         if (list_empty(&list)) {
3749                 BUG_ON(free != 0);
3750                 goto out;
3751         }
3752
3753         /* now free all selected PAs */
3754         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3755
3756                 /* remove from object (inode or locality group) */
3757                 spin_lock(pa->pa_obj_lock);
3758                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3759                 spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
3760
3761                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
3762                         ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
3763                 else
3764                         ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3765
3766                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3767                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3768         }
3769
3770 out:
3771         ext4_unlock_group(sb, group);
3772         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3773         put_bh(bitmap_bh);
3774         return free;
3775 }
3776
3777 /*
3778  * releases all non-used preallocated blocks for given inode
3779  *
3780  * It's important to discard preallocations under i_data_sem
3781  * We don't want another block to be served from the prealloc
3782  * space when we are discarding the inode prealloc space.
3783  *
3784  * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
3785  */
3786 void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
3787 {
3788         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
3789         struct super_block *sb = inode->i_sb;
3790         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
3791         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
3792         ext4_group_t group = 0;
3793         struct list_head list;
3794         struct ext4_buddy e4b;
3795         int err;
3796
3797         if (!S_ISREG(inode->i_mode)) {
3798                 /*BUG_ON(!list_empty(&ei->i_prealloc_list));*/
3799                 return;
3800         }
3801
3802         mb_debug(1, "discard preallocation for inode %lu\n", inode->i_ino);
3803         trace_ext4_discard_preallocations(inode);
3804
3805         INIT_LIST_HEAD(&list);
3806
3807 repeat:
3808         /* first, collect all pa's in the inode */
3809         spin_lock(&ei->i_prealloc_lock);
3810         while (!list_empty(&ei->i_prealloc_list)) {
3811                 pa = list_entry(ei->i_prealloc_list.next,
3812                                 struct ext4_prealloc_space, pa_inode_list);
3813                 BUG_ON(pa->pa_obj_lock != &ei->i_prealloc_lock);
3814                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3815                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
3816                         /* this shouldn't happen often - nobody should
3817                          * use preallocation while we're discarding it */
3818                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3819                         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3820                         printk(KERN_ERR "uh-oh! used pa while discarding\n");
3821                         WARN_ON(1);
3822                         schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3823                         goto repeat;
3824
3825                 }
3826                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3827                         pa->pa_deleted = 1;
3828                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3829                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
3830                         list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
3831                         continue;
3832                 }
3833
3834                 /* someone is deleting pa right now */
3835                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3836                 spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3837
3838                 /* we have to wait here because pa_deleted
3839                  * doesn't mean pa is already unlinked from
3840                  * the list. as we might be called from
3841                  * ->clear_inode() the inode will get freed
3842                  * and concurrent thread which is unlinking
3843                  * pa from inode's list may access already
3844                  * freed memory, bad-bad-bad */
3845
3846                 /* XXX: if this happens too often, we can
3847                  * add a flag to force wait only in case
3848                  * of ->clear_inode(), but not in case of
3849                  * regular truncate */
3850                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
3851                 goto repeat;
3852         }
3853         spin_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
3854
3855         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
3856                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
3857                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
3858
3859                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
3860                 if (err) {
3861                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
3862                                         group);
3863                         continue;
3864                 }
3865
3866                 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
3867                 if (bitmap_bh == NULL) {
3868                         ext4_error(sb, "Error reading block bitmap for %u",
3869                                         group);
3870                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3871                         continue;
3872                 }
3873
3874                 ext4_lock_group(sb, group);
3875                 list_del(&pa->pa_group_list);
3876                 ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
3877                 ext4_unlock_group(sb, group);
3878
3879                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3880                 put_bh(bitmap_bh);
3881
3882                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
3883                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
3884         }
3885 }
3886
3887 /*
3888  * finds all preallocated spaces and return blocks being freed to them
3889  * if preallocated space becomes full (no block is used from the space)
3890  * then the function frees space in buddy
3891  * XXX: at the moment, truncate (which is the only way to free blocks)
3892  * discards all preallocations
3893  */
3894 static void ext4_mb_return_to_preallocation(struct inode *inode,
3895                                         struct ext4_buddy *e4b,
3896                                         sector_t block, int count)
3897 {
3898         BUG_ON(!list_empty(&EXT4_I(inode)->i_prealloc_list));
3899 }
3900 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
3901 static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3902 {
3903         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3904         ext4_group_t ngroups, i;
3905
3906         if (EXT4_SB(sb)->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED)
3907                 return;
3908
3909         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: Can't allocate:"
3910                         " Allocation context details:\n");
3911         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: status %d flags %d\n",
3912                         ac->ac_status, ac->ac_flags);
3913         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: orig %lu/%lu/%lu@%lu, goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
3914                         "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d\n",
3915                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
3916                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
3917                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
3918                         (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
3919                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
3920                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
3921                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
3922                         (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
3923                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
3924                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
3925                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
3926                         (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
3927                         (int)ac->ac_criteria);
3928         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: %lu scanned, %d found\n", ac->ac_ex_scanned,
3929                 ac->ac_found);
3930         printk(KERN_ERR "EXT4-fs: groups: \n");
3931         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
3932         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
3933                 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
3934                 struct ext4_prealloc_space *pa;
3935                 ext4_grpblk_t start;
3936                 struct list_head *cur;
3937                 ext4_lock_group(sb, i);
3938                 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
3939                         pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
3940                                         pa_group_list);
3941                         spin_lock(&pa->pa_lock);
3942                         ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
3943                                                      NULL, &start);
3944                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3945                         printk(KERN_ERR "PA:%u:%d:%u \n", i,
3946                                start, pa->pa_len);
3947                 }
3948                 ext4_unlock_group(sb, i);
3949
3950                 if (grp->bb_free == 0)
3951                         continue;
3952                 printk(KERN_ERR "%u: %d/%d \n",
3953                        i, grp->bb_free, grp->bb_fragments);
3954         }
3955         printk(KERN_ERR "\n");
3956 }
3957 #else
3958 static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
3959 {
3960         return;
3961 }
3962 #endif
3963
3964 /*
3965  * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
3966  * file is determined by the current size or the resulting size after
3967  * allocation which ever is larger
3968  *
3969  * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
3970  */
3971 static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
3972 {
3973         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3974         int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3975         loff_t size, isize;
3976
3977         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3978                 return;
3979
3980         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3981                 return;
3982
3983         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len;
3984         isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
3985                 >> bsbits;
3986
3987         if ((size == isize) &&
3988             !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
3989             (atomic_read(&ac->ac_inode->i_writecount) == 0)) {
3990                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
3991                 return;
3992         }
3993
3994         /* don't use group allocation for large files */
3995         size = max(size, isize);
3996         if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
3997                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
3998                 return;
3999         }
4000
4001         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
4002         /*
4003          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
4004          * per cpu locality group is to reduce the contention between block
4005          * request from multiple CPUs.
4006          */
4007         ac->ac_lg = __this_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);
4008
4009         /* we're going to use group allocation */
4010         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;
4011
4012         /* serialize all allocations in the group */
4013         mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4014 }
4015
4016 static noinline_for_stack int
4017 ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
4018                                 struct ext4_allocation_request *ar)
4019 {
4020         struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
4021         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4022         struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
4023         ext4_group_t group;
4024         unsigned int len;
4025         ext4_fsblk_t goal;
4026         ext4_grpblk_t block;
4027
4028         /* we can't allocate > group size */
4029         len = ar->len;
4030
4031         /* just a dirty hack to filter too big requests  */
4032         if (len >= EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10)
4033                 len = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - 10;
4034
4035         /* start searching from the goal */
4036         goal = ar->goal;
4037         if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
4038                         goal >= ext4_blocks_count(es))
4039                 goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
4040         ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);
4041
4042         /* set up allocation goals */
4043         memset(ac, 0, sizeof(struct ext4_allocation_context));
4044         ac->ac_b_ex.fe_logical = ar->logical;
4045         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4046         ac->ac_sb = sb;
4047         ac->ac_inode = ar->inode;
4048         ac->ac_o_ex.fe_logical = ar->logical;
4049         ac->ac_o_ex.fe_group = group;
4050         ac->ac_o_ex.fe_start = block;
4051         ac->ac_o_ex.fe_len = len;
4052         ac->ac_g_ex.fe_logical = ar->logical;
4053         ac->ac_g_ex.fe_group = group;
4054         ac->ac_g_ex.fe_start = block;
4055         ac->ac_g_ex.fe_len = len;
4056         ac->ac_flags = ar->flags;
4057
4058         /* we have to define context: we'll we work with a file or
4059          * locality group. this is a policy, actually */
4060         ext4_mb_group_or_file(ac);
4061
4062         mb_debug(1, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags %x, 2^%d, "
4063                         "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
4064                         (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
4065                         (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
4066                         (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
4067                         (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
4068                         atomic_read(&ar->inode->i_writecount) ? "" : "non-");
4069         return 0;
4070
4071 }
4072
4073 static noinline_for_stack void
4074 ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
4075                                         struct ext4_locality_group *lg,
4076                                         int order, int total_entries)
4077 {
4078         ext4_group_t group = 0;
4079         struct ext4_buddy e4b;
4080         struct list_head discard_list;
4081         struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
4082
4083         mb_debug(1, "discard locality group preallocation\n");
4084
4085         INIT_LIST_HEAD(&discard_list);
4086
4087         spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
4088         list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4089                                                 pa_inode_list) {
4090                 spin_lock(&pa->pa_lock);
4091                 if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
4092                         /*
4093                          * This is the pa that we just used
4094                          * for block allocation. So don't
4095                          * free that
4096                          */
4097                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4098                         continue;
4099                 }
4100                 if (pa->pa_deleted) {
4101                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4102                         continue;
4103                 }
4104                 /* only lg prealloc space */
4105                 BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);
4106
4107                 /* seems this one can be freed ... */
4108                 pa->pa_deleted = 1;
4109                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
4110
4111                 list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4112                 list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);
4113
4114                 total_entries--;
4115                 if (total_entries <= 5) {
4116                         /*
4117                          * we want to keep only 5 entries
4118                          * allowing it to grow to 8. This
4119                          * mak sure we don't call discard
4120                          * soon for this list.
4121                          */
4122                         break;
4123                 }
4124         }
4125         spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);
4126
4127         list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
4128
4129                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, NULL);
4130                 if (ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b)) {
4131                         ext4_error(sb, "Error loading buddy information for %u",
4132                                         group);
4133                         continue;
4134                 }
4135                 ext4_lock_group(sb, group);
4136                 list_del(&pa->pa_group_list);
4137                 ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
4138                 ext4_unlock_group(sb, group);
4139
4140                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4141                 list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
4142                 call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
4143         }
4144 }
4145
4146 /*
4147  * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
4148  * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
4149  * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
4150  *
4151  * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
4152  * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
4153  */
4154
4155 static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
4156 {
4157         int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
4158         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
4159         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
4160         struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;
4161
4162         order = fls(pa->pa_free) - 1;
4163         if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
4164                 /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
4165                 order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
4166         /* Add the prealloc space to lg */
4167         rcu_read_lock();
4168         list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
4169                                                 pa_inode_list) {
4170                 spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
4171                 if (tmp_pa->pa_deleted) {
4172                         spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4173                         continue;
4174                 }
4175                 if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
4176                         /* Add to the tail of the previous entry */
4177                         list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4178                                                 &tmp_pa->pa_inode_list);
4179                         added = 1;
4180                         /*
4181                          * we want to count the total
4182                          * number of entries in the list
4183                          */
4184                 }
4185                 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
4186                 lg_prealloc_count++;
4187         }
4188         if (!added)
4189                 list_add_tail_rcu(&pa->pa_inode_list,
4190                                         &lg->lg_prealloc_list[order]);
4191         rcu_read_unlock();
4192
4193         /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
4194         if (lg_prealloc_count > 8) {
4195                 ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
4196                                                 order, lg_prealloc_count);
4197                 return;
4198         }
4199         return ;
4200 }
4201
4202 /*
4203  * release all resource we used in allocation
4204  */
4205 static int ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
4206 {
4207         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
4208         if (pa) {
4209                 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
4210                         /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
4211                         spin_lock(&pa->pa_lock);
4212                         pa->pa_pstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4213                         pa->pa_lstart += ac->ac_b_ex.fe_len;
4214                         pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4215                         pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
4216                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
4217                 }
4218         }
4219         if (ac->alloc_semp)
4220                 up_read(ac->alloc_semp);
4221         if (pa) {
4222                 /*
4223                  * We want to add the pa to the right bucket.
4224                  * Remove it from the list and while adding
4225                  * make sure the list to which we are adding
4226                  * doesn't grow big.  We need to release
4227                  * alloc_semp before calling ext4_mb_add_n_trim()
4228                  */
4229                 if ((pa->pa_type == MB_GROUP_PA) && likely(pa->pa_free)) {
4230                         spin_lock(pa->pa_obj_lock);
4231                         list_del_rcu(&pa->pa_inode_list);
4232                         spin_unlock(pa->pa_obj_lock);
4233                         ext4_mb_add_n_trim(ac);
4234                 }
4235                 ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
4236         }
4237         if (ac->ac_bitmap_page)
4238                 page_cache_release(ac->ac_bitmap_page);
4239         if (ac->ac_buddy_page)
4240                 page_cache_release(ac->ac_buddy_page);
4241         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
4242                 mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
4243         ext4_mb_collect_stats(ac);
4244         return 0;
4245 }
4246
4247 static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
4248 {
4249         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
4250         int ret;
4251         int freed = 0;
4252
4253         trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);
4254         for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
4255                 ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, needed);
4256                 freed += ret;
4257                 needed -= ret;
4258         }
4259
4260         return freed;
4261 }
4262
4263 /*
4264  * Main entry point into mballoc to allocate blocks
4265  * it tries to use preallocation first, then falls back
4266  * to usual allocation
4267  */
4268 ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
4269                                 struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
4270 {
4271         int freed;
4272         struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
4273         struct ext4_sb_info *sbi;
4274         struct super_block *sb;
4275         ext4_fsblk_t block = 0;
4276         unsigned int inquota = 0;
4277         unsigned int reserv_blks = 0;
4278
4279         sb = ar->inode->i_sb;
4280         sbi = EXT4_SB(sb);
4281
4282         trace_ext4_request_blocks(ar);
4283
4284         /*
4285          * For delayed allocation, we could skip the ENOSPC and
4286          * EDQUOT check, as blocks and quotas have been already
4287          * reserved when data being copied into pagecache.
4288          */
4289         if (EXT4_I(ar->inode)->i_delalloc_reserved_flag)
4290                 ar->flags |= EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED;
4291         else {
4292                 /* Without delayed allocation we need to verify
4293                  * there is enough free blocks to do block allocation
4294                  * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
4295                  */
4296                 while (ar->len && ext4_claim_free_blocks(sbi, ar->len)) {
4297                         /* let others to free the space */
4298                         yield();
4299                         ar->len = ar->len >> 1;
4300                 }
4301                 if (!ar->len) {
4302                         *errp = -ENOSPC;
4303                         return 0;
4304                 }
4305                 reserv_blks = ar->len;
4306                 while (ar->len && dquot_alloc_block(ar->inode, ar->len)) {
4307                         ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
4308                         ar->len--;
4309                 }
4310                 inquota = ar->len;
4311                 if (ar->len == 0) {
4312                         *errp = -EDQUOT;
4313                         goto out;
4314                 }
4315         }
4316
4317         ac = kmem_cache_alloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
4318         if (!ac) {
4319                 ar->len = 0;
4320                 *errp = -ENOMEM;
4321                 goto out;
4322         }
4323
4324         *errp = ext4_mb_initialize_context(ac, ar);
4325         if (*errp) {
4326                 ar->len = 0;
4327                 goto out;
4328         }
4329
4330         ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
4331         if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
4332                 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
4333                 ext4_mb_normalize_request(ac, ar);
4334 repeat:
4335                 /* allocate space in core */
4336                 *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
4337                 if (*errp)
4338                         goto errout;
4339
4340                 /* as we've just preallocated more space than
4341                  * user requested orinally, we store allocated
4342                  * space in a special descriptor */
4343                 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
4344                                 ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
4345                         ext4_mb_new_preallocation(ac);
4346         }
4347         if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
4348                 *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_blks);
4349                 if (*errp == -EAGAIN) {
4350                         /*
4351                          * drop the reference that we took
4352                          * in ext4_mb_use_best_found
4353                          */
4354                         ext4_mb_release_context(ac);
4355                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
4356                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
4357                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4358                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
4359                         goto repeat;
4360                 } else if (*errp)
4361                 errout:
4362                         ext4_discard_allocated_blocks(ac);
4363                 else {
4364                         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
4365                         ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
4366                 }
4367         } else {
4368                 freed  = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
4369                 if (freed)
4370                         goto repeat;
4371                 *errp = -ENOSPC;
4372         }
4373
4374         if (*errp) {
4375                 ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
4376                 ar->len = 0;
4377                 ext4_mb_show_ac(ac);
4378         }
4379         ext4_mb_release_context(ac);
4380 out:
4381         if (ac)
4382                 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
4383         if (inquota && ar->len < inquota)
4384                 dquot_free_block(ar->inode, inquota - ar->len);
4385         if (!ar->len) {
4386                 if (!EXT4_I(ar->inode)->i_delalloc_reserved_flag)
4387                         /* release all the reserved blocks if non delalloc */
4388                         percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyblocks_counter,
4389                                                 reserv_blks);
4390         }
4391
4392         trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);
4393
4394         return block;
4395 }
4396
4397 /*
4398  * We can merge two free data extents only if the physical blocks
4399  * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
4400  * AND the blocks are associated with the same group.
4401  */
4402 static int can_merge(struct ext4_free_data *entry1,
4403                         struct ext4_free_data *entry2)
4404 {
4405         if ((entry1->t_tid == entry2->t_tid) &&
4406             (entry1->group == entry2->group) &&
4407             ((entry1->start_blk + entry1->count) == entry2->start_blk))
4408                 return 1;
4409         return 0;
4410 }
4411
4412 static noinline_for_stack int
4413 ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
4414                       struct ext4_free_data *new_entry)
4415 {
4416         ext4_group_t group = e4b->bd_group;
4417         ext4_grpblk_t block;
4418         struct ext4_free_data *entry;
4419         struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
4420         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
4421         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
4422         struct rb_node **n = &db->bb_free_root.rb_node, *node;
4423         struct rb_node *parent = NULL, *new_node;
4424
4425         BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
4426         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
4427         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
4428
4429         new_node = &new_entry->node;
4430         block = new_entry->start_blk;
4431
4432         if (!*n) {
4433                 /* first free block exent. We need to
4434                    protect buddy cache from being freed,
4435                  * otherwise we'll refresh it from
4436                  * on-disk bitmap and lose not-yet-available
4437                  * blocks */
4438                 page_cache_get(e4b->bd_buddy_page);
4439                 page_cache_get(e4b->bd_bitmap_page);
4440         }
4441         while (*n) {
4442                 parent = *n;
4443                 entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, node);
4444                 if (block < entry->start_blk)
4445                         n = &(*n)->rb_left;
4446                 else if (block >= (entry->start_blk + entry->count))
4447                         n = &(*n)->rb_right;
4448                 else {
4449                         ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
4450                                 ext4_group_first_block_no(sb, group) + block,
4451                                 "Block already on to-be-freed list");
4452                         return 0;
4453                 }
4454         }
4455
4456         rb_link_node(new_node, parent, n);
4457         rb_insert_color(new_node, &db->bb_free_root);
4458
4459         /* Now try to see the extent can be merged to left and right */
4460         node = rb_prev(new_node);
4461         if (node) {
4462                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4463                 if (can_merge(entry, new_entry)) {
4464                         new_entry->start_blk = entry->start_blk;
4465                         new_entry->count += entry->count;
4466                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4467                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4468                         list_del(&entry->list);
4469                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4470                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4471                 }
4472         }
4473
4474         node = rb_next(new_node);
4475         if (node) {
4476                 entry = rb_entry(node, struct ext4_free_data, node);
4477                 if (can_merge(new_entry, entry)) {
4478                         new_entry->count += entry->count;
4479                         rb_erase(node, &(db->bb_free_root));
4480                         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4481                         list_del(&entry->list);
4482                         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4483                         kmem_cache_free(ext4_free_ext_cachep, entry);
4484                 }
4485         }
4486         /* Add the extent to transaction's private list */
4487         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
4488         list_add(&new_entry->list, &handle->h_transaction->t_private_list);
4489         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
4490         return 0;
4491 }
4492
4493 /**
4494  * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
4495  * @handle:             handle for this transaction
4496  * @inode:              inode
4497  * @block:              start physical block to free
4498  * @count:              number of blocks to count
4499  * @metadata:           Are these metadata blocks
4500  */
4501 void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
4502                       struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
4503                       unsigned long count, int flags)
4504 {
4505         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
4506         struct super_block *sb = inode->i_sb;
4507         struct ext4_group_desc *gdp;
4508         unsigned long freed = 0;
4509         unsigned int overflow;
4510         ext4_grpblk_t bit;
4511         struct buffer_head *gd_bh;
4512         ext4_group_t block_group;
4513         struct ext4_sb_info *sbi;
4514         struct ext4_buddy e4b;
4515         int err = 0;
4516         int ret;
4517
4518         if (bh) {
4519                 if (block)
4520                         BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
4521                 else
4522                         block = bh->b_blocknr;
4523         }
4524
4525         sbi = EXT4_SB(sb);
4526         if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
4527             !ext4_data_block_valid(sbi, block, count)) {
4528                 ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
4529                            "block = %llu, count = %lu", block, count);
4530                 goto error_return;
4531         }
4532
4533         ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
4534         trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);
4535
4536         if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET) {
4537                 struct buffer_head *tbh = bh;
4538                 int i;
4539
4540                 BUG_ON(bh && (count > 1));
4541
4542                 for (i = 0; i < count; i++) {
4543                         if (!bh)
4544                                 tbh = sb_find_get_block(inode->i_sb,
4545                                                         block + i);
4546                         ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
4547                                     inode, tbh, block + i);
4548                 }
4549         }
4550
4551         /*
4552          * We need to make sure we don't reuse the freed block until
4553          * after the transaction is committed, which we can do by
4554          * treating the block as metadata, below.  We make an
4555          * exception if the inode is to be written in writeback mode
4556          * since writeback mode has weak data consistency guarantees.
4557          */
4558         if (!ext4_should_writeback_data(inode))
4559                 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;
4560
4561 do_more:
4562         overflow = 0;
4563         ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
4564
4565         /*
4566          * Check to see if we are freeing blocks across a group
4567          * boundary.
4568          */
4569         if (bit + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
4570                 overflow = bit + count - EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
4571                 count -= overflow;
4572         }
4573         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, block_group);
4574         if (!bitmap_bh) {
4575                 err = -EIO;
4576                 goto error_return;
4577         }
4578         gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &gd_bh);
4579         if (!gdp) {
4580                 err = -EIO;
4581                 goto error_return;
4582         }
4583
4584         if (in_range(ext4_block_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4585             in_range(ext4_inode_bitmap(sb, gdp), block, count) ||
4586             in_range(block, ext4_inode_table(sb, gdp),
4587                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group) ||
4588             in_range(block + count - 1, ext4_inode_table(sb, gdp),
4589                       EXT4_SB(sb)->s_itb_per_group)) {
4590
4591                 ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
4592                            "Block = %llu, count = %lu", block, count);
4593                 /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
4594                 goto error_return;
4595         }
4596
4597         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
4598         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
4599         if (err)
4600                 goto error_return;
4601
4602         /*
4603          * We are about to modify some metadata.  Call the journal APIs
4604          * to unshare ->b_data if a currently-committing transaction is
4605          * using it
4606          */
4607         BUFFER_TRACE(gd_bh, "get_write_access");
4608         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gd_bh);
4609         if (err)
4610                 goto error_return;
4611 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
4612         {
4613                 int i;
4614                 for (i = 0; i < count; i++)
4615                         BUG_ON(!mb_test_bit(bit + i, bitmap_bh->b_data));
4616         }
4617 #endif
4618         trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count);
4619
4620         err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
4621         if (err)
4622                 goto error_return;
4623
4624         if ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) && ext4_handle_valid(handle)) {
4625                 struct ext4_free_data *new_entry;
4626                 /*
4627                  * blocks being freed are metadata. these blocks shouldn't
4628                  * be used until this transaction is committed
4629                  */
4630                 new_entry  = kmem_cache_alloc(ext4_free_ext_cachep, GFP_NOFS);
4631                 new_entry->start_blk = bit;
4632                 new_entry->group  = block_group;
4633                 new_entry->count = count;
4634                 new_entry->t_tid = handle->h_transaction->t_tid;
4635
4636                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4637                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4638                 ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
4639         } else {
4640                 /* need to update group_info->bb_free and bitmap
4641                  * with group lock held. generate_buddy look at
4642                  * them with group lock_held
4643                  */
4644                 if (test_opt(sb, DISCARD))
4645                         ext4_issue_discard(sb, block_group, bit, count);
4646                 ext4_lock_group(sb, block_group);
4647                 mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, bit, count);
4648                 mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count);
4649                 ext4_mb_return_to_preallocation(inode, &e4b, block, count);
4650         }
4651
4652         ret = ext4_free_blks_count(sb, gdp) + count;
4653         ext4_free_blks_set(sb, gdp, ret);
4654         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, block_group, gdp);
4655         ext4_unlock_group(sb, block_group);
4656         percpu_counter_add(&sbi->s_freeblocks_counter, count);
4657
4658         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
4659                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, block_group);
4660                 atomic_add(count, &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_blocks);
4661         }
4662
4663         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
4664
4665         freed += count;
4666
4667         /* We dirtied the bitmap block */
4668         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "dirtied bitmap block");
4669         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
4670
4671         /* And the group descriptor block */
4672         BUFFER_TRACE(gd_bh, "dirtied group descriptor block");
4673         ret = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gd_bh);
4674         if (!err)
4675                 err = ret;
4676
4677         if (overflow && !err) {
4678                 block += count;
4679                 count = overflow;
4680                 put_bh(bitmap_bh);
4681                 goto do_more;
4682         }
4683         ext4_mark_super_dirty(sb);
4684 error_return:
4685         if (freed)
4686                 dquot_free_block(inode, freed);
4687         brelse(bitmap_bh);
4688         ext4_std_error(sb, err);
4689         return;
4690 }